电磁波谱学案

1、4.2 电磁波谱学习目标：1掌握波长、频率和波速的关系知道电磁波在真空中的传播速度c = 3 . 00X 108 m/s. 2知道电磁波谱由无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、Y射线组成，能够知 道各自的特点与重要应用.3. 了解电磁波具有能量.了解太阳辐射大部分能量集中的波长范围.4. 了解寻找地外文明的主要历史和当前的进展，激发学生探索地外未知生命的热情，增 加求知欲.重点：掌握波长、频率和波速的关系.难点：知道电磁波谱由无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、Y射线组成，能 够知道各自的特点与重要应用.预习导学：波长、频率和波速1. 概念(1) 在一列水波中，凸起的最高处叫做波峰;凹下的最低处叫做波谷邻近的两个波 峰(或波谷)的距离叫做波长.(2) 在1 s内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少.(3) 用来描述波传播快慢的物理量叫做波速.2波速、波长、频率三者之间的关系：波速二波长X频率, 电磁波的波速c与入、f的关系是c=入f.3.电磁波在真空中的速度c = 3.0X108 m/s.想一想 电磁波在任何介质中的传播速度都等于光速吗？ 答案 不是.电磁波在真空中的速

2、度最大，而在介质中速度都会减小，我们认为电 磁波在空气中的传播速度近似等于光速.光是电磁波1. 光的干涉、衍射、偏振现象，证明光是一种波.2. 电磁波在真空中的传播速度与光速相同，为光的电磁说提供了有力的证据. 电磁波谱1定义将电磁波按波长或频率大小顺序排列起来，就构成了范围非常广阔的电磁波谱.2.电磁波谱中，不同波长(或频率)的电磁波的特点及其主要用途电磁波谱无线电波红外线 可见光 紫外线X射线Y射线频率由左向右，频率变化为：逐渐升咼真空中波长由左向右，波长变化为：逐渐减小特性波动性强热效应强感光性 强化学作 用，荧光 效应穿透力 强穿透力最强用途通讯、广播、 电视、雷达等加热、遥 测、烘干、 红外摄像、 红外制导照明、照相等日光灯、 杀菌消 毒、治疗 皮肤病等检杳、探 测、透 视、治疗探测、 治疗三、电磁波的应用1 无线电广播与电视(1)无线电广播：1906年，美国做了一次试验性的广播，以后无线电广播就开始进入千家万户了(2)电视 诞生：1932年，英国广播公司播出了世界上第一个规范的电视节目，从此，人类 开始进入了电视时代. 原理电视系统的原理与广播系统的原理基本相同，它们主要由

3、发射系统和接收系统组成, 电视系统有图像和声音两部分，而广播系统则只有声音部分.2. 移动通信 通信双方至少有一方可以自由移动进行信息交换的通信方式(1) 功能：每一部移动电话都是一个无线电台，它将用户的声音转变为高频信号发射 到空中；同时它又相当于一台收音机捕捉空中的电磁波，使用户接收到通话对方送来的 信息。(2) 特点：体积很小，发射功率不大；天线简单，灵敏度不高，灵活、便捷. 疑难导析：一、电磁波谱1 . 电磁波谱电磁波的频率范围很广，按电磁波的波长或频率大小的顺序排列成谱，叫做电磁波 谱.如图所示是按波长由大到小(频率由小到大)顺序排列的电磁波谱. 可见光尤覽里傲巴雾外线7射线W IV 10s IOlflIOIJlD14 I011 频率He)10* lfflff ILIL 1沪 IA IL1 液氏同图 341注意：(1)从无线电波到7射线都是本质相同的电磁波，其行为服从共同的规律，但 因波长(或频率)不同又表现出不同的特点.(2)电磁波谱中的各部分没有严格的分界线.无线电波的微波部分和红外线一部分重 叠；紫外线和X射线的一部分重叠；y射线和X射线的一部分重叠.2.电磁波谱中各部

4、分产生的机理、特点及应用比较电磁波谱产生机理特征主要应用真空中波长/m频率/Hz无线电波振荡电路中自 由电子周期性 运动产生的波动性强， 易发生衍射 等无线电技术10-410-10红外线原子外层电子 受激发而产生 的热效应强红外线遥感10-410-71012 1015可见光引起视觉照明、摄影10-71015紫外线化学效应 强，荧光效 应强，能杀 菌医用消毒10-710-91015 1017X射线原子内层电子 受激发而产生 的贯穿性强检查、探测、 医用透视10-8 10-121016 1020y射线原子核受激发 而产生的贯穿本领最 强工业探伤、 医用治疗1019二、电视1 . 电视的工作原理在电视发射端，由摄像管摄取景物，将来自景物的光转换为信息，摄像机镜头把景物的像投影在摄像管的屏上，电子枪发出的电子束对屏上的图象进行扫描，扫描路线如图所示，从a开始，逐行进行扫描，直到b电子束把一幅图象按照各点的明暗情况，逐点变为强弱不同的信号电流，天线则把带有图像信号的电磁波发射出去在电视接收 端，天线收到电磁波后产生感应电流，经过调谐、解调等处理，将得到的图像信号送到 显像管，还原成景物的像显像管

5、里的电子枪发射的电子束也在荧光屏上扫描，扫描的方式和步调与摄像管扫描同步，同时，显像管电子枪发射电子束的强弱受图像信号的控 制，这样在荧光屏上便出现了与摄像屏上相同的像统是声青话简甲电挽信号址其柞讦的发送图 3432电视的应用自动化企业中可用电视监视各条生产线的生产情况；用电视间接观察一些不便直接 观察的地方，如有毒气或强烈放射性的地方三、移动电话 移动电话又称手机，它既是一个无线电台，又相当于一台收音机，具有发射和接收 无线电波的功能移动电话的发射功率较小，因此它与其他用户的通话要靠基地台（基站）来转接 移动通信系统是一个有线与无线相结合的综合通信系统以甲市移动用户 A 与乙市 移动用户B进行移动通信为例，其信号流程图如图3-4-4所示.TjtrPrR图 3 4 4典例分析：根据电磁波谱选出下列各组电磁波，其中频率互相交错重叠，且波长顺序 由短到长排列的是（）A. 微波、红外线、紫外线B. 7射线、X射线、紫外线C. 紫外线、可见光、红外线D. 紫外线、X射线、y射线【导析】 根据电磁波谱中各种电磁波的排列顺序、波长（或频率）大小关系分析、 判断【解析】 微波和红外线，红外线与紫外线

6、在电磁波谱中不相邻，更不会频率重叠， A 错误紫外线、可见光、红外线虽相邻，但它们三者间有明确的界线，频率也不相重 叠，C错误.在电磁波谱中紫外线、X射线、y射线有重叠，7射线波长最短，紫外线波 长最长，故B正确，D错误.故选B.【答案】B电磁波谱看似简单，但里面“玄机”无限.不但要掌握不同电磁波按波长(频率)的 排列顺序，还应掌握部分电磁波的波长(频率)界线，如无线电波、红外线、紫外线等， 还应了解有些电磁波间没有明显界线而重叠，如紫外线与X射线、X射线与y射线间.同 时还应知道一些电磁波的别名，如X射线通常称作伦琴射线.核娈贰突破1. 一种电磁波入射到半径为lm的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电 磁波谱的区域是()A. y射线B.可见光C.无线电波D.紫外线【解析】 根据发生明显的衍射现象的条件可知障碍物或孔的尺寸和波长相差不多 或比波长还要小.电磁波谱中无线电波的波长范围大约在104102 m,而红外线的波长 范围大约在10-110-6 m，可见光、紫外线、y射线的波长更短，故只有无线电波才能 发生明显的衍射现象.即选C.【答案】C下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用

7、的物理现象，请将相应的字 母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上.(1) X 光机，.(2) 紫外线灯， .(3) 理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好，这里的“神灯”是利用A. 紫外线具有很强的荧光效应B. 紫外线具有杀菌消毒作用C. X 射线具有较强的贯穿力D. 红外线具有显著的热效应E. 红外线波长较长，易发生衍射【导析】 分析这些器械的用途，结合各种射线的特性即可得出答案【解析】(1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁 波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太 大的伤害的 X 射线，选择 C.(2) 紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光效应， 因此选择 B.(3) “神灯” 又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热 效应，使人体局部受热，血液循环加快，因此选择 D.【答案】(1)C (2)B (3)D电磁波在生产、生活和国防科技等方面应用广泛，联系实际的题较多，要提高自己 运用知识的能力，除了联系实际别无他法，应该留心自然中、生活中、现代技术中应用 了什么

8、物理现象和规律，是如何应用的.这是解决此题的关键.2. 关于红外线的作用与来源，下列说法正确的是()A. 切物体都在不停地辐射红外线B. 红外线具有很强的热作用和荧光作用C. 红外线的显著作用是化学作用D. 红外线容易穿透云雾【解析】 荧光作用和化学作用都是紫外线的重要用途，红外线波长较可见光长， 绕过障碍物能力强，易穿透云雾【答案】AD关于移动电话，下列说法中正确的是（）A. 随身携带的移动电话（手机）内，只有无线电接收装置，没有无线电发射装置B. 随身携带的移动电话（手机）内，既有无线电接收装置，又有无线电发射装置C. 两个携带手机的人，必须通过固定的基地台转接，才能相互通话D. 无线寻呼机（BP机）内只有无线电接收装置，没有无线电发射装置【导析】 依据移动电话的构造及工作原理分析【解析】 移动电话内既有无线电接收装置又有无线电发射装置由于移动电话发 射功率小，因此必须通过固定的基地台转接，两个携带手机的人才能通话.BP机只有 接收装置，而无发射装置【答案】 BCD课堂练习：1关于无线电波的发送和接收，下述说法中正确的是（）A. 为了将信号发送出去，先要进行调谐B. 为了从各个电台

9、发出的电磁波中将需要的选出来，就要进行调制C. 为了从高频电流中取出声音讯号，就要进行调频D. 以上说法都不对【解析】 将信号发送出去，进行的是调制， A 错；从发送的电磁波中选出需要的 电磁波叫调谐，B错；从高频电流中取出声音讯号，进行的是检波，C错，故正确答案 为 D.【答案】 D2关于电磁波传播速度表达式v=f,下列说法中正确的是（）A. 波长越长，传播速度越大B. 频率越高，传播速度越快C. 发射能量越大，传播速度就越快D. 电磁波的传播速度与传播介质有关c【解析】在真空中传播，电磁波的速度相同.在介质中传播，v=-，传播速度与n 介质和波的频率有关.【答案】 D3有波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波同时传向收音机的接收天线， 当把收音机的调谐电路的频率调到756 kHz时.（1）哪种波长的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强？（2）如果想接收到波长为290 m的无线电波，应该把调谐电路中可变电容器的动片旋 进一些还是旋出一些？cc 3.0X108c 3.0X108【解析】（1）根据公式f=J， 得=290Hzl 034 kHzf2=397Hz756 kH z.c 3.0X108 f=T=6T H

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