ГДЗ по физике, 11 класс, Мякишев, номер 68.1: Шкала электромагнитных волн

План решения:

Для ответа на вопрос необходимо рассмотреть спектральный состав солнечного излучения и оптические свойства обычного оконного стекла. Загар кожи вызывается преимущественно ультрафиолетовым (УФ) излучением с короткой длиной волны. Нужно определить, какая часть спектра проходит через стекло, а какая поглощается.

Вычисление и физическое обоснование:

Солнечный свет представляет собой электромагнитные волны широкого диапазона длин: от инфракрасного до ультрафиолетового. Ультрафиолетовое излучение делится на три основные области по длине волны λ:

• УФ-A (315-400 нм): вызывает загар, но частично проходит через стекло;
• УФ-B (280-315 нм): основной фактор загара и ожогов;
• УФ-C (100-280 нм): наиболее опасное, полностью поглощается атмосферой Земли.

Обычное силикатное оконное стекло обладает высокой прозрачностью для видимого света (400-700 нм) и ближнего инфракрасного излучения. Однако оно имеет резкий край поглощения в ультрафиолетовой области. Стекло практически непрозрачно для волн с длиной менее 300-320 нм. Это связано с тем, что энергия фотонов ультрафиолета достаточна для возбуждения электронных переходов в молекулах стекла, что приводит к сильному поглощению этой энергии материалом.

Проверка и вывод:

Так как основная доля биологически активного УФ-излучения (особенно УФ-B), ответственного за быстрое образование загара, блокируется стеклом, интенсивность этого излучения за окном резко снижается. Видимый свет и тепло (инфракрасное излучение) проходят свободно, поэтому мы чувствуем тепло солнца, но не получаем ожидаемого эффекта загара так быстро, как на открытом воздухе. Следовательно, утверждение верно: оконное стекло действует как фильтр, отсекающий «загорающую» часть спектра.