5.2. Теоретичні питання до заняття.

Ваша правильна відповідь:

Вказуєте номер теста ( n _і) – в стовбчику 1 , і через тире – номер (m _і ) або(і) літеру(и) - в стовбчику 3 ( тобто варіант(и) тієї відповіді, яка є правильною серед наведених в ньому варіантів відповідей ) , або вказується: література, сторінка , де наведена вірна віповідь або розв’язок задачі, яка подана в тесті.

Наприклад (див. нижче таблицю тестів на с.15), 9а - 2 , Б , к

^{Номер теста Формула Формуліровка Графік}

^{в стовбчику 1 └ ……….. В стовбчику 3…………┘}

1

2

3

№ тесту

Тести

(завдання для самоконтролю)

Варіанти відповідей ( m _i )

1.

Яка природа теплового випромінювання ?

Вказівка: Для вибору варіанта відповіді корисно згадати формулу зв’язку між довжиною хвилі λ та частотою ν.

1. Це механічні коливання і хвилі довжиною

λ Є ( 760…1^.10⁶ ) нм;

2. Це коливання частинок середовища з часто-

тою 20 Гц…20 кГц;

3. Це електромагнітні коливання, що поширюють

ся тільки в пружньому середовищі і яким від

повідає довжина хвилі λ Є ( 360…1^.10⁶ ) нм;

4. Це електромагнітна хвиля довжиною від

380 нм до 760 нм;

5. Це електромагнітні коливання з частотою

ν Є ( 3^.10¹¹…3.9^.10¹⁴ ) Гц;

6. Це електромагнітні хвилі довжиною

λ Є ( 760…1^.10⁶ ) нм.

2.

Коли теплове випромінювання (ТВ) можна назвати рівноважним?

На рисунку:

Тіло А розміщено в поро-жнині В, яка обмежена ідеально відбиваючою (непроникною для ТВ) оболонкою С.

1. У тому випадку , коли в системі «тіло А – порожнина В – оболонка С» буде відбуватися таке: від тіла А до порожнини В, а від неї до оболонки С будуть передаватися рівні по кількості теплові енергії.

2. У випадку, коли тіло А буде передавати через порожнину В до оболонки С однакову кількість теплоти за одиницю часу.

3. Якщо розподіл енергії в системі “тіло А – випромінювання в порожнині В“ між тілом А і випромінюванням залишається незмінним для кожної довжини хвилі ТВ.

( Це означає, що випромінювання в межах порожнини залишаєть-ся незмінним, але між тілом А і випромінюванням, що заповнює порож-нину В, буде відбуватися неперервний обмін тепло-вою енергією).

4. При умові, якщо з одиниці площі поверхні тіла А за одиницю часу буде постійно випроміюватися однакова кількість теплової енергії.

3.

Які з наведених характеристик належать рівноважному ТВ ?

1. Ідеальне. 2. Неполяризоване.

3. Однорідне. 4. Ізотропне.

5. Прямолінійне. 6. Поляризоване.

7. Неізотропне.

4.

Поєднайте наведені в тесті №3 в правій частині таблиці характеристики (1,2,..,7) з їх тлумаченням (а,б,…,) в цьому тесті №4 (див. праву частину таблиці – стовбчик 3).

Наприклад: 2 - в.

У стовбч.3: відповідь варіант від-

на тест №3 повіді на

тест№4

а. .., бо воно має однакову густину потоку енергії у всіх точках простору, який заповнений цим ТВ.

б. .., бо всі можливі напрямки його роз-повсюдження в просторі, що заповнений цим ТВ, рівноможливі.

в. …тому, що площини коливань, нап-рямки і значення векторів ( ) і ( ) хвиль ІЧ-випромінювання у всіх точках простору ТВ в часі хаотично змінюються.

г. …тому, що площини, в яких лежать вектори ( ) і ( ) хвиль ІЧ-випромінювання (ТВ) у всіх точках простору залишаються незмінними як в часі, так і в просторі.

д. … ТВ з усіх електромагнітних випромінювань є єдиним видом випроміню-вання, що має цю характеристику .

5.

Енергетичною світністю тіла називають:

1. Повну енергію W, яку випромінює тіло в

усьому діапазоні хвиль ТВ λ Є( 760 нм…1 мм ):

W =∑ W_і ;

2. Фізичну величину, яка дорівнює кількості

енергії електромагнітного впромінювання W у всьому діапазоні хвиль ТВ λ Є(760 нм…1 мм), що випускається тілом з одиниці площі його поверхні за одиницю часу:

М_е = W / (S^. t) ;

3. Фізичну величину, яка дорівнює кількості енергії ТВ тіла при певній температурі Т і на певній довжині хвилі λ, що випускається тілом з одиниці площі його поверхні за одиницю часу:

М_λ٫Т = W _λ‚Т / (S ^. t) ;

4.Величину, яка визначає долю падаючого на

тіло теплового випромінювання, що поглина-

ється цим тілом: α = ∆Ф_погл / ∆Ф_пад ;

5. Величину, котра визначає яку долю від па-

даючого на тіло теплового випромінювання від-

повідної довжини хвилі λ поглинає це тіло,

температура якого Т:

α _λ‚Т = (ΔФ_погл ) _λ,T / (ΔФ_пад) _λ‚Т .

1

2

3

6.

Спектральною густною енергетичної світності називають:

а) величину, котра визначає яку долю від падаючого на тіло ТВ відповідної довжини хвилі λ поглинає це тіло, температура якого Т:

α _λ‚Т = (ΔФ_погл ) _λ,T / (ΔФ_пад) _λ‚Т .

б) фізичну величину, яка дорівнює кількості енергії електромагнітного випромінювання W у всьому діапазоні хвиль ТВ λ Є(760нм…1мм), що випускється тілом з одиниці площі його поверхні за одиницю часу:

М_е = W / ( S ^. t );

в) повну енергію W, яку випромінює тіло у всьому діапазоні хвиль ТВ λ Є(760нм…1мм):

W =∑ W_і ;

г) величину, яка визначає долю падаючого на ті

ло ТВ, що поглинається цим тілом:

α = ∆Ф_погл / ∆Ф_пад ;

д) фізичну величину, яка дорівнює кількості енергії ТВ тіла при певній температурі Т і на певній довжині хвилі λ, що випускається тілом з одиниці площі його поверхні за одиницю часу:

М_λ٫Т = W _λ,Т / ( S ^. t );

7.

Поглинальною здатністю тіла називають:

1. Повну енергію W, яку випромінює тіло в усьому діапзоні хвиль ТВ λ Є( 760 нм…1 мм ):

W =∑ W_і ;

2. Фізичну величину, яка дорівнює кількості енергії електромагнітного впромінювання W в усьому діапазоні хвиль ТВ λ Є(760 нм…1 мм), що випускається тілом з одиниці площі його поверхні за одиницю часу:

М_е = W / ( S^. t );

3. Фізичну величину, яка дорівнює кількості енергії ТВ тіла при певній температурі Т і на певній довжині хвилі λ, що випускається тілом з одиниці площі його поверхні за одиницю часу:

М_λ٫Т = W _λ‚Т / S ^. t ;

4. Величину, яка визначає долю падаючого на тілтеплового випромінювання, що поглинається цим тілом:

α = ∆Ф_погл / ∆Ф_пад ;

5. Величину, котра визначає яку долю від падаю

чого на тіло теплового випромінювання відповід

ної довжини хвилі λ поглинає це тіло, темпера

тура якого Т:

α _λ‚Т = (ΔФ_погл)_λ‚Т /( ΔФ_пад)_λ‚Т

1

2

3

8.

Монохроматичним коефіцієнтом поглинання називають:

а) фізичну величину, яка дорівнює кількості енергії теплового випромінювання тіла при певній температурі Т і на певній довжині хвилі λ, що випускається тілом з одиниці площі його поверхні за одиницю часу: М_λ٫Т = W _λ‚Т / ( S^. t ) ;

б) фізичну величину, яка дорівнює кількості енергії електромагнітного випромінювання W у всьому діапазоні хвиль ТВ λ Є(760нм…1мм), що випускається тілом з одиниці площі його поверхні за одиницю часу: М_е = W / ( S^. t );

в) повну енергію W, яку випромінює тіло в усьому діапазоні хвиль ТВ λ Є(760нм…1мм): W =∑ W_і ;

г) величину, котра визначає яку долю від падаючого на тіло теплового випромінювання відповідної довжини хвилі λ поглинає це тіло, температура якого Т: α _λ‚Т = (ΔФ_погл )_λ‚Т / ( ΔФ_пад )_λ‚Т .

д) величину, яка визначає долю падаючого на тіло теплового випромінювання, що поглинається цим тілом: α = ∆Ф_погл / ΔФ_пад

9а

9б

9в

9г

Виберіть:

- формулу,

- формуліровку ( де дано фізичне тлумачення або значимість закону ) ,

- графік ,

наприклад,

9 а) – 1 , Г , з) ,

^{№ теста формула формуліровка гра}

^фік

^**Вказаний варіант віповіді на тест 9а) не обов’язково є вірним

до таких законів ТВ, як:

• Закон

Стефана – Больцмана;

• Закон Віна;

• Закон Кірхгофа;

• Закон випромінювання (формула) Планка.

( В нижче наведених формулах і на малюнках до них:

t - час випромінювання теплової енергії W з Ѕ - площі поверхні тіла (Ѕ _┴ W );

Т – температура тіла, яке випромінює W;

σ та b – сталі величини (const);

М_{е та} М_λ‚Т - енергетична світність та спекральна

густина енергетичної світності тіла;

α – коефіцієнт поглинання;

α _λ‚Т – монохроматичний коеффіцієнт поглинання;

λ або λ_ТВ – довжина хвилі ТВ;

ачт – абсолютно чорне тіло;

Дж – джерело теплового випромінювання.)

Формули: 1. (М_λ‚Т / α_λ‚Т)₁ = (M_λ‚Τ / α_λ‚Т)₂ = … =

= (М_λ‚Т / α_λ‚Т)_ачт = (М_λ‚Т)_ачт = u (λ‚Т)

2. М_е = σТ⁴ 3. α = ΔФ _погл /ΔФ_пад

4. М_е = W / ( S ^. t ) 5. λ _max = b / T

6. u _λT = 2 π h c² / λ^{5 .} ( 1 / ( e ^{hс / λkT} – 1 ))

Формуліровки:

А. Відношення спектральної густини енергетичної світності тіла до його монохроматичного коефіцієнту поглинання, взятих при однакових температурі Т тіла і довжині хвилі λ , яку випромінює ( поглинає) це тіло не залежить від природи тіла і є для всіх тіл однією й тією ж універсальною функцією – u ( λ , T ) , яка, в свою чергу, є спектральною густиною енерге-тичної світності ачт при тих самих λ і Т.

Б. Інтегральна ( сумарна, повна ) енергетична світність ачт ( М_е ) у всьому діапазоні довжин хвиль ТВ пропор-ційна четвертому степеню абсолютної температури Т тіла. (Див. далі)

В. В. Довжина хвилі λ _max , на яку припадає макси-мум спектральної густини енергетичної світ-ності ( u _λ,T ) _max ачт обернено пропорційна його абсолютній температурі Т.

Г. Максимальна довжина хвилі λ_max ТВ ачт обернено пропорційна його температурі Т.

Д. Д. Тіла випромінюють енергію не неперервно, як за класичною фізикою, а окремими порціями – квантами.

Графіки:

1

2

3

10А

10Б

10В

Який з наведених графіків на рис. 2 належить:

• абсолютно чорному тілу (ачт);

• сірому тілу;

• реальному

( не ачт і

не сірому ).

Рис. 2

11А

11Б

11В

11Г

Яке з зображених тіл

(на рис.3) належить:

• абсолютно чорному тілу (ачт);

• сірому тілу;

• реальному ( не ачт і не сірому) тілу ?;

• дзеркальному тілу.

Рис. 3

12А

12Б

12В

12Г

За допомогою якого елементу у тепловізорі здійснюється:

• фокусування тепло-

вих променів;

• перетворення теплової енергії у електричну;

• скенування (огляд)

поверхні досліджу-

ваного тіла;

• перетворення елек-

тричних сигналів у

відеосигнал (види-

мий сигнал) ?

Рис. 4. Блок – схема тепловізора

13.

Перерахуйте де у медицині і для чого може використовуватися ТВ та тепловізор

Варіанти відповіді знайдете на с.с. 28-38

в навчальному посібнику:

Желіба В.Т., Дяков В.А. Теплове випромінювання тіл. Закони теплового випромінювання і його використання в медицині / Навч. Посібник для студ.мед.ф-ту.- Вінниця:Вид-во Вінницького держмедуніверситету, 1994.-57с.

Ваша правильна відповідь:

Вказуєте номер теста ( n _і) – в стовбчику 1 , і через тире – номер (m _і ) або(і) літера(и) - в стовбчику 3 ( тобто варіант(и) тієї відповіді, яка є правильною серед наведених в ньому варіантів відповідей ) , або вказується: література, сторінка , де наведена вірна віповідь або розв’язок задачі, яка подана в тесті.

Наприклад (див. вище таблицю тестів на с.15), 9а - 2 , Б , к

^{Номер теста Формула Формуліровка Графік} ,

^{в стовбчику 1 └ ……….. В стовбчику 3……………┘}

Перелік правильних відповідей на вище наведені тести:

Тест 1 – 5, 6 Тест 2 - 3 Тест 3 – 2, 3. 4

Тест 4 – 2-в; 3-а; 4-б Тест 5 - 2 Тест 6 - д

Тест 7 - 4 Тест 8 – г Тест 9а – 2 + Б + к

Тест 9б – 5 + В + г Тест 9в – 1 + А Тест 9г – 6 + Д

Тест 10А – з, к Тест 10Б – и Тест 10В – ж

Тест 11А – г Тест 11Б – д Тест 11В – б

Тест 11Г – в Тест 12А – а Тест 12Б – в

Тест 12В – г Тест 12Г - д