2.Навчальні цілі:

Знати:

- природу ТВ, його основні властивості та кількісні характеристики:

M_e , M_λ,T , α, α_λ,T ;

- принцип будови і використання абсолютно чорного тіла (чт);

- закони ТВ ( Стефана-Больцмана; Віна; Кірхгофа; Планка);

- випромінювання тепла сонцем та організмом людини ;

- методи контактної (холестеричної) та безконтактної термографії;

- принцип будови та роботи тепловізора (термографа) і його викорис-

тання в медицині;

- де, для чого і чому можна використати ТВ з метою діагностики та

- лікування?.

Вміти:

- пояснити квантово-механічні основи виникнення ТВ;

- малювати та пояснювати графіки M_λ = f(λ,T), α = f(λ) для ачт, сірих

та реальних тіл;

- пояснювати “дію” законів ТВ в пристосуванні до людського організ-

му та інших тіл;

- аналізувати ТВ за властивостями і можливості його використання за

цими властивостями для медичних потреб;

- за поданими термограмами пояснювати їх (на елементарному рівні)

- та визначати осередки патології в організмі людини;

- обґрунтовувати мотивацію до вивчення даної теми для майбутнього

медпрацівника.

3. Міждисциплінарна інтеграція

Базові або вихідні знання, вміння, навички, які необхідні для вивчення теми і сформовані в процесі вивчення дисципліни « Фізика » в навчальних закладах середньої освіти (ЗОСШ, коледжі, училища, технікуми тощо), дозволяють:

а) давати тлумачення таким явищам, поняттям або фізичним величинам і їх одиницям вимірювання, як:

- відбивання променів;

- теплообмін;

- відкриті, закриті та ізольовані термодинамічні системи;

- електромагнітні коливання і хвилі (зв^,язок між ними),

- механізм випромінювання та поглинання енергії атомами та молеку-

лами з точки зору квантової механіки;

- температура, енергія, внутрішня енергія, теплота, кількість теплоти;

- потік енергії, густина потоку енергії, інтенсивність, потужність;

- довжина хвилі і частота та зв’язок між ними;

б) малювати графіки та креслити блок-схеми;

в) демонструвати вміння тлумачити графіки, зчитувати з них інформа

цію;

г) застосовувати формули (математичні вирази законів) для визначення

фізичних величин та їх одиниць.

3. Забезпечення вихідного* рівня.

* Вихідний рівень знань (базові знання) – це необхідні знання для кожного студента для успішного розуміння і засвоєння ним нових знань, які подані в пропонованій темі заняття.

Завдання

Виявити і сформувати базові знання і вміння, набуті на тому етапі навчання, що передував вивченню теми даного заняття, – теми 17.1.

Вказівка

Рекомендується в нижче наведеній таблиці:

- на початку роботи з таблицею закрити її правий стовпчик - 2;

- потім у лівій частині таблиці – стовбчику 1 - прочитати запитання (чи завдання) і

дати самостійно відповідь, тим самим перевірити наявність у себе базових знань;

- у разі виникнення труднощів слід скористатися підказкою у стовбчику 2 і впени-

тися у тому, що Ви набули того вихідного (базового, початкового) рівня знань ,

який необхідний для подальшого вивчення теми 17.1, або маєте його.

1

2

1. Що називають: а) відбиванням світла? б) за яким принципом і законом воно відбувається?

а) Відбивання променів ТВ або світла – фізичне явище, яке відбувається на межі О1О 2 двох середовищ M-N з різною оптичною густиною і полягає в тому, що промінь змінює свій напрям поширення але залишається в тому ж середовищі, в якому він перебував до досягнення межі двох середовищ; б) Відбивання відбувається за: 1. Принципом прямолінійності поширення променів; 2. Законом відбивання (в геометричніїй оптиці): (див.нижче рис.1а), - промінь відбитий (2) і падаючий (1) та перпендикуляр (3), постав-лений до поверхні межі О1О2 середовищ з точки А - точки падіння променя –, лежать в одній площині; - кут відбивання β дорівнює кутові падіння α .

Р ис. 1

а) Е₁ 1

3 2 Е₂

α β

M

О₁ О₂

A

N 4

2. В чому полягає явище дзеркального і повного відбивання ?

Дзеркальне відбивання променів світла (або ТВ) – явище відбивання світла (або ТВ) від ідеально плоскої поверхні О1 О2 ( рис.1, а;б) за умови, коли кут β відбивання за абсолютним значенням дорівнює α - куту падіння променя ( β = α ). Відбивання від ідеально дзеркальної поверхні буде повним тоді, коли промінь 4 буде відсутнім ( тобто, Ф2 - потік енергії випромінювання в промені 2 буде рівним Ф2 - потоку енергії випромінювання в промені 1 ( Ф2 = Ф1 ). (Це явище є обов’язковим при визначенні основних властивостей ідеальної термодинамічної системи – абсолютно чорного тіла(ачт), яке вивчається в темі цього заняття).

3. Які термодинамічні системи ( ТДС ) є: - відкритими; - закритими; - ізольованими ?

Відкриті ТДС є такими, якщо вони обмінюються з оточуючим середовищем (іншими системами) енергією та речовиною; Закриті ТДС – обмінюються з оточуючим середовищем тільки енергією; ТДС є ізольованою коли вона не обмінюється з оточуючим середовищем ні енергією, ні речовиною.

4. Дайте тлумачення поняттям: а) ”електромагнітні коливання”; б) ”електромагнітні хвилі”.

а) Електромагнітні коливання – взаємозв’язані коливання електричного ( ) і магнітного ( ) полів, які становлять єдине електромагнітне поле. б) Електромагнітні хвилі – явище поширення в просторі електромагнітних коливань.

В чому поля- гає квантово- механічна суть випромінювання та поглинання енергії атомами та молекулами ?

П ерша квантова теорія водневого атома (або одноелектронного іона) грунтувалась на 1 і 2 постулатах Бора. Саме 2-й постулат Бора – суть квантово-механічної основи процесу: тіла випромінюють (або поглинають) енергію не неперервно, а окремими порціями – квантами Зміст 2 постулату Бора: Випромінювання або поглинання світла (або ТВ) може відбуватися тільки при переході з одного стаціонарного енергетичного рівня Е1 на інший Е2 . ( На рис.зліва наведено приклад для атома Ne ). Відповідно до теорій Н.Бора, М.Планка, А.Ейнштейна перехід молекули, атома або електрона в речовині з одного енергетичного стану (інакше кажучи - енергетичного рівня) супроводжується поглинанням, наприклад (на рис.), з Е1 на Е4 ( бо Е1 < Е4 ); інакше - перехід з Е4 на Е3 ( Е4 > Е3 ) - маємо випромінювання енергії. В обох випадках зміна енергії атому відбувається окремими порціями енергії у вигляді фотонів - квантів електромагнітної енергії - ε . При цьому енергія фотона дорівнює різниці енергетичних рівнів початкового і кінцевого станів: - з рівня Е1 на рівень Е4 – поглинання: Δ ε1 = hν1 = E4 – E1 ; - з Е4 на Е3 – випромінювання: Δ ε2 = hν2 = E4 – E3 .

6. Що у фізиці розумі-ють під поняттями : а) температура, б) енергія, в) внутрішня енергія, г) теплота, д) кількість теплоти і в яких одиницях (SI) вони вимірюються ?

а) Температура (Т) – фізична величина, що характеризує стан термодинамічної рівноваги макроскопічної системи; Т. однакова для всіх частин ізольованої системи, яка перебуває в стані термодинамічної рівноваги. Якщо система не перебуває в рівновазі, то енергія передається від тіл з вищою Т. до тіл з нижчою Т. [6.5; c.56]. В SI: [ T ] = 1 K . б) Енергія (Е) – загальна міра різних видів руху матерії і різних взаємодій. Основні види Е.: механічна, внутрішня, електрична, ядерна; в механіці – кінетична і потенціальна. [6.4; c.109]; В SI: [E] = 1 Дж . в) Внутрішня енергія системи (Евн ) є сумою всіх видів Е. частинок розглядуваної системи (не враховуючи рухи і взаємодії системи як цілого) ; [6.4; c.109]; В SI: [Eвн] = 1 Дж г) Теплота (Q) – складова частина внутрішньої енергії системи, що може переходити від більш нагрітого тіл до іншого – менш нагрітого. Здобута системою Т. може йти на збільшення внутрішньої енергії цієї системи і на виконання нею зовнішньої роботи. [6.4; c.283]; В SI: [Q] = 1 Дж д) Кількість теплоти (Q) - фізична величина, яка є мірою внутршньої енергії, переданої в процесі теплообміну від одного макроскопічного тіла до іншого без виконання роботи. [6.5; c.45] . В SI: [Q] = 1 Дж .

1	2
7. Дайте означення (тлумачення) наступ-ним фізичним величинам та зазначте одиниці їх вимірювання в SI: а) потік випромі нювання (енергії) – Ф ; б) густина потоку енергії – I ; в) потужність – N ; д) довжина хвилі – λ ; е) частота коливань - ν .	а) Потік випромінювання (енергії) – (Ф) – фізична величина, що характеризує потужність випромінювання і дорівнює енергії, яка випромінюється всією поверхнею тіла за одиницю часу: Ф = W/t ; в SI: [Ф] = 1 Дж / 1 с = 1 Вт ; (Вт – ват). б) Густина потоку енергії – ( I ) – фізична величина, що характеризує (визначає) значення енергії W, яка переноситься за одиницю часу ( SI: 1c ) через одиницю площі пло-щини ( SI: 1м^2), перпендикулярної до напрямку переносу: I = W / ( S ^.t ); В SI:[I] =1 Дж/(1 м^2* 1 с)=1 Вт; (Вт–ват). в) Потужність – (N) – фізична величина, що характеризує здатність механізму виконувати роботу за одиницю часу; вимірюється відношенням роботи А до часу t , протягом якого ця робота виконана: N = А/t ; У SI: [N] = 1 Дж / 1 с = 1 Вт ; ( Вт – ват ) д) Довжина хвилі – [λ] – відстань, на яку поширяться коливання ( хвиля ) з швидкістю υ за час одного періоду T: λ = υ ^.T ; В SI: [λ] = 1м/с ^.1 c = 1 м е) Частота коливань (ч.к.) – [ν] – фізична величина, що дорівнює кількості повних коливань за одиницю часу. Розрізняють лінійну ч.к.: ν = 1/T ; [ν] = 1 / 1c = 1 Гц і циклічну (або колову) ч.к.: ω = 2πν = 2π / Т; dim ω = 1 c^-1
8. Який існує зв’язок між λ та ν ?		λ = υ ^. ν = T = λ = υ^.T