Elektromagnetski spektar, ili EM spektar, je svuda oko nas. Svjetlost koju koristimo da vidimo, mikrovalne pećnice koje nam omogućavaju korištenje mobitela, radio valovi koji se koriste za emitiranje glazbe na naše automobile i gama zrake koje se koriste za liječenje raka, isti su valovi koji se razlikuju samo valnom duljinom i učestalošću. EM spektar ima dalekosežne namjene koje su promijenile način na koji živimo. No, uz to, dolaze i s određenim opasnostima. Na primjer, gama zrake imaju najviše energije i mogu uzrokovati rak, ali postoji i dosta drugih vrsta zračenja koje mogu naštetiti čovjeku. Aktivnosti u ovom vodiču pomoći će studentima da savladaju različite vrste zračenja u EM spektru.
Elektromagnetski spektar način je organiziranja različitih vrsta EM zračenja koje nalazimo u svemiru. To je kontinuirani spektar, što znači da jedan dio završava, a drugi počinje bez praznina. Svi dijelovi EM spektra imaju zajedničko: svi putuju jednakom brzinom u vakuumu. Svi valovi putuju brzinom od 3 x 10 8 m / s ili 300.000.000 m / s. Svaki različiti dio ima različitu uporabu i opasnosti koje su povezane s njihovom valnom duljinom i frekvencijom. Kako se frekvencija povećava (a valna duljina smanjuje), energija valova raste. Frekvencija i valna duljina valova povezani su korištenjem v = fλ, gdje je v brzina izmjerena u m / s, f je frekvencija izmjerena u Hertzu, a λ je valna duljina izmjerena u m.
Radio valovi imaju najdužu valnu duljinu, najnižu frekvenciju i najnižu energiju. Oni također nemaju stvarne opasnosti, jer im je energija tako mala. Radijski valovi koriste se za emitiranje i komunikaciju.
Mikrotalasi imaju drugu najdužu valnu duljinu. Najpoznatiji su po upotrebi u mikrovalnim pećnicama. Mikrotalasi se koriste i u mobilnim telefonima koji nam omogućuju komunikaciju s ljudima širom svijeta. Mikrovalovi mogu biti opasni. Ako biste osobu stavili u mikrovalnu pećnicu, ona bi zagrijavala molekule vode unutar tijela i kuhala unutarnja tkiva.
Infracrveno je ono što mi kao ljudi osjećamo kao toplinu ili toplinu. Koristi se u tehnologiji toplinskog snimanja i noćnog vida. Infracrvena veza se također koristi u komunikaciji s optičkim vlaknima. Previše infracrvenog efekta može uzrokovati opekotine na vašoj koži.
Vidljiva svjetlost je uski raspon EM zračenja koji možemo vidjeti. Bijelo svjetlo sastoji se od 7 boja: crvena, narančasta, žuta, zelena, plava, indigo, ljubičasta. To se svjetlo može podijeliti u svaku boju ili raspršiti pomoću prizme. Dobar način da se toga sjetite je da smislite slova koja daju ime - Roy G. Biv. Vidljivo svjetlo ima čitav niz primjena, uključujući optičku teleskopiju i optičku mikroskopiju. Nisu povezane stvarne opasnosti, ali previše vidljive svjetlosti može oštetiti oko.
Ultraljubičasto zračenje uzrokuje preplanulost kože i koristi se u solarijama. Koristi se i za provjeru krivotvorenih računa. UV se također može koristiti za sterilizaciju vode za piće, jer može ubiti štetne mikroorganizme razbijajući njihovu DNK. Visoka izloženost UV zračenju također može dovesti do povećanog rizika od raka kože, zbog čega liječnici preporučuju sunčano vrijeme da nosimo kremu za sunčanje.
X-zrake se obično koriste za snimanje u medicini i u sigurnosti. X-zrake su vrlo prodorne, što znači da ih je teško zaustaviti; ovo im omogućuje da se koriste za stvaranje slika kostiju. Apsorbiraju ih samo gusti materijali poput kosti i metala i lako mogu prolaziti kroz meka tkiva. Koriste se i u sigurnosti aerodroma. X-zrake ioniziraju i mogu izazvati rak.
Gama zrake su najviši energetski EM valovi. Imaju najkraću valnu duljinu i najveću frekvenciju. Izuzetno su ionizirajuće i prodorne. Oni mogu biti vrlo opasni za zdravlje ljudi i povezani su s razvojem raka. Međutim, mogu se koristiti i za liječenje raka. Gama zrake oštećuju stanice, a kad su stanice karcinoma izložene gama zračenju, one se oštećuju i mogu ih ubiti. To može pomoći zaustaviti širenje raka.
Skupite jednostavne materijale poput baterijske svjetiljke, CD-ova, sunčanih naočala i prizme. Koristite te predmete za prikazivanje kako se svjetlo raspršuje i kako različiti materijali blokiraju ili prolaze određene vrste elektromagnetskih valova. Ovo omogućava učenicima da vide ključne koncepte na djelu i potiče znatiželju o EM spektru.
Opisati kako prizma razdvaja bijelo svjetlo u dugu, kako sunčane naočale blokiraju UV zrake, i kako CD-ova površina može reflektirati svjetlo i prikazati boje. Povežite svaki učinak s dijelom EM spektra kako bi učenici povezali svakodnevne predmete sa znanstvenim načelima.
Naglasite kako vidljivo svjetlo omogućava da vidimo, UV zrake steriliziraju vodu, i infracrveno se koristi u daljinskim upravljačima. Povežite aktivnosti u učionici s svakodnevnom tehnologijom za povećanje angažmana.
Pitajte pitanja poput: "Što mislite da će se dogoditi kada usmjerimo baterijsku svjetiljku kroz prizmu?" ili "Zašto sunčane naočale pomažu zaštiti naše oči?" Potaknite kritičko razmišljanje i pravljenje znanstvenih predviđanja za razvoj znatiželje.
Izazovite učenike da odaberu koncept EM spektra i stvore siguran, jednostavan eksperiment kod kuće ili u školi. Neka predstave svoje nalaze razredu kako bi potaknuli kreativnost i učvrstili učenje.
Elektromagnetski spektar je raspon svih vrsta elektromagnetnih valova, uključujući radio valove, mikrovalove, infracrveno, vidljivo svjetlo, ultraljubičasto, rentgenske zrake i gama zrake. Ovi valovi razlikuju se u , i , ali svi putuju jednako brzo u vakuumu.
Odličan način je pomoću (kao što je 'Roy G. Biv' za vidljivo svjetlo) i kreativnih aktivnosti poput izrade storyboardova ili vizualnih plakata. Potaknite učenike da sami smišljaju pomoćne alate za pamćenje redoslijeda valova.
Svaki tip ima jedinstvene namjene i rizike: za komunikaciju, za kuhanje i telefone, za toplinsku sliku, za vid, za sterilizaciju, ali može izazvati rak, za medicinsko snimanje, ali su ionizirajući, te za liječenje raka, ali vrlo opasne.
Valovi viših frekvencija, poput , nose više energije, zbog čega mogu više oštetiti stanice ili DNA. Zbog toga su povezani s zdravstvenim rizicima poput ili , dok su valovi nižih frekvencija (radio, mikrovalovi) općenito sigurniji.
Učinkovite aktivnosti uključuju izradu (npr. zamisli život bez mikrovalne), dizajniranje za EM zračenje i izradu ili vizualnih pomoćnih sredstava za pamćenje redoslijeda i boja valova.