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Spettro Elettromagnetico

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Spettro Elettromagnetico | Spettro di Luce


Lo spettro elettromagnetico, o spettro EM, ci circonda. La luce che usiamo per vedere, le microonde che ci consentono di usare i nostri telefoni cellulari, le onde radio utilizzate per trasmettere musica alle nostre auto e i raggi gamma usati per curare il cancro, sono tutte le stesse onde che variano solo in base alla lunghezza d'onda e alla frequenza. Lo spettro EM ha usi di vasta portata che hanno cambiato il nostro modo di vivere. Oltre a ciò, presentano anche alcuni pericoli. I raggi gamma hanno più energia e possono causare il cancro, ma ci sono molti altri tipi di radiazioni che possono danneggiare l'uomo.


Attività degli studenti per Spettro Elettromagnetico includono:



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Informazioni di base dell'insegnante sullo spettro EM

Lo spettro elettromagnetico è un modo di organizzare i diversi tipi di radiazione EM che troviamo nell'universo. È uno spettro continuo, nel senso che una parte finisce, un'altra inizia senza spazi vuoti. Le parti dello spettro EM hanno tutte una cosa in comune: viaggiano tutte alla stessa velocità nel vuoto. Tutte le onde viaggiano a 3 x 10 8 m / so 300.000.000 m / s. Le diverse parti hanno tutti usi e pericoli diversi correlati alla loro lunghezza d'onda e frequenza. Quando la frequenza aumenta (e la lunghezza d'onda diminuisce) aumenta l'energia delle onde. La frequenza e la lunghezza d'onda delle onde sono correlate usando v = fλ, dove v è la velocità misurata in m / s, f è la misura di frequenza in Hertz e λ è la lunghezza d'onda misurata in m.

Dispositivo mnemonico per i tipi di radiazione elettromagnetica


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Tipi di radiazioni elettromagnetiche

Le onde radio hanno la lunghezza d'onda più lunga, la frequenza più bassa e l'energia più bassa. Le onde radio sono utilizzate per la trasmissione e la comunicazione. Non ci sono pericoli reali associati alle onde radio in quanto la loro energia è così bassa. Heinrich Hertz ha scoperto le onde radio e le ha usate per dimostrare che la teoria dell'elettromagnetismo di James Clerk Maxwell era corretta.


Le microonde hanno la seconda lunghezza d'onda più lunga. Sono più comunemente noti per il loro uso nei forni a microonde. I forni a microonde funzionano facendo vibrare le molecole d'acqua nel cibo. Il forno a microonde è stato inventato da Percy Spence e il primo forno a microonde commerciale è stato realizzato nel 1947. I forni a microonde originali costavano $ 5.000! Le microonde sono utilizzate anche nei telefoni cellulari, consentendoci di comunicare con persone di tutto il mondo. Le microonde possono essere pericolose. Se mettessi una persona in un forno a microonde, riscalderebbe le molecole d'acqua all'interno del corpo e cuocerebbe i tessuti interni.


L'infrarosso è ciò che noi, come esseri umani, sentiamo come calore o calore. È utilizzato nell'imaging termico. La polizia lo usa di notte per trovare persone che si nascondono. Anche se il fuggitivo non riflette alcuna luce visibile, emetterà comunque infrarossi. L'infrarosso viene utilizzato anche nella comunicazione in fibra ottica. La comunicazione in fibra ottica avviene quando le informazioni vengono inviate a lunghi cavi ottici mediante infrarossi facendo rimbalzare il segnale dei lati della fibra. Troppi infrarossi possono causare ustioni alla pelle.


La luce visibile è la gamma ristretta di radiazione EM che possiamo vedere. La luce bianca è composta da 7 colori: rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco, viola. Possiamo usare un prisma per dividere la luce nei suoi colori costituenti perché le diverse lunghezze d'onda rifrangono quantità diverse; dividere la luce in questo modo si chiama dispersione. Un buon modo per ricordare questo è pensare alle lettere che fanno un nome: Roy G. Biv. Per la maggior parte della storia umana, la luce visibile era l'unico tipo di radiazione che pensavamo esistesse prima della scoperta dell'infrarosso di Herschel. La luce visibile ha una vasta gamma di usi, tra cui la telescopia ottica e la microscopia ottica. Non ci sono pericoli reali associati ad essa, ma troppa luce visibile può danneggiare l'occhio.


L'ultravioletto è stato scoperto da Johann Ritter un anno dopo la scoperta dell'infrarosso. Ha condotto un esperimento in cui ha misurato la velocità con cui il cloruro d'argento è passato dal bianco al nero quando esposto a diversi colori di luce. Ritter ha scoperto che il cloruro d'argento è diventato nero il più veloce appena passato il viola nella parte invisibile dello spettro. Ora lo sappiamo come radiazione UV. L'UV è la radiazione che provoca l'abbronzatura della pelle e viene utilizzata nei lettini abbronzanti. Viene anche utilizzato per verificare la presenza di banconote contraffatte: utilizzando un tipo speciale di inchiostro che assorbe i raggi UV ed emette motivi di luce visibile, è possibile stampare sulle banconote che sembrano brillare quando poste sotto una lampada UV. I cassieri possono controllare le fatture per vedere se hanno questi segni. L'UV può anche essere usato per sterilizzare l'acqua potabile in quanto può uccidere i microrganismi dannosi interrompendo il loro DNA. Un'elevata esposizione ai raggi UV può anche portare ad un aumentato rischio di cancro della pelle, motivo per cui i medici raccomandano di indossare la protezione solare nei giorni di sole.


I raggi X furono scoperti da Wilhelm Röntgen e originariamente erano chiamati raggi X perché avevano un'origine sconosciuta, proprio come in matematica la variabile sconosciuta è spesso chiamata "x". Sono comunemente usati per l'imaging in medicina e sicurezza. I raggi X sono molto penetranti, il che significa che sono difficili da fermare; questo consente loro di essere utilizzati per creare immagini di ossa. Sono assorbiti solo da materiale denso come ossa e metallo e possono viaggiare facilmente attraverso i tessuti molli. Sono anche utilizzati nella sicurezza degli aeroporti, consentendo agli agenti di sicurezza di controllare l'interno del bagaglio di un passeggero senza dover aprire la valigia. I raggi X sono ionizzanti e possono causare il cancro. Questo è il motivo per cui i radiografi negli ospedali staranno dietro uno schermo o lasceranno la stanza quando fanno i raggi X.


I raggi gamma sono le onde EM di energia più elevata. Hanno la lunghezza d'onda più breve e la frequenza più alta. Sono estremamente ionizzanti e penetranti. Possono essere molto pericolosi per la salute umana e sono collegati allo sviluppo del cancro. Oltre ad essere una causa di cancro, possono anche essere usati per curare il cancro. Ciò può risultare contro-intuitivo: "Come può un tipo di radiazione causare e curare il cancro?" La risposta a questo, in breve, è che i raggi gamma danneggiano le cellule, quando ciò accade alle cellule sane questo può farli cambiare e può causare il cancro. Quando le cellule cancerose sono esposte alle radiazioni gamma, sono anche danneggiate e possono essere uccise. Questo può aiutare a fermare la diffusione del cancro. I raggi gamma sono stati scoperti dallo scienziato francese Paul Villard all'inizio del 20 ° secolo, quando stava sperimentando con il gas radon.


Ulteriori idee sul piano di lezione sullo spettro EM

  1. Chiedi ai tuoi studenti di creare uno storyboard per mostrare come sarebbe il mondo senza microonde.
  2. Chiedi ai tuoi studenti di creare un poster di sicurezza per i professionisti medici che lavorano in ospedale. Come possono tenersi al sicuro da alcune delle dannose onde EM utilizzate negli ospedali?
  3. Chiedi agli studenti di creare i propri dispositivi mnemonici per ricordare l'ordine dello spettro EM (o i colori della luce) e realizzare una visualizzazione per aiutarli a ricordarlo.


  4. Creare uno Storyboard 

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