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高中物理教科版（2019）选择性必修第二册
第四章 电磁振荡与电磁波
第3节 电磁波谱
太空中的太阳动力学观测台（SDO）可以拍摄到紫外线波段的太阳图像。通过这些图像可以观察到被可见光模糊或者遮挡的日冕等太阳活动。对比波长为211 nm的紫外线和可见光的图像可以看出，它与我们常见的太阳大不相同。
除了可见光和紫外线，你还知道太阳能发出哪些波段的电磁波吗？
1.认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。
2.能解释电磁波在生产生活中的应用，体会电磁波的应用对社会发展的促进作用。
电磁波谱：各种电磁波按照波长大小或频率高低的顺序排列成谱。
01.电磁波谱
1.它们的传播都不需要介质
2.它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性
3.都遵守公式 ，它们在真空中的传播速度都是光速
4.它们在本质上都是电磁波，遵从相同的波动规律
技术上把波长大于1mm（频率低于300GHz）的电磁波称作无线电波。
无线电波
02.电磁波的应用
无线电波
无线电波
无线电波广泛应用于通信、广播及其他信号传输。
广播电台和电视台
雷达
射电望远镜
红外线
1800年，天文学家威廉·赫歇尔在研究太阳光谱时，意外发现了红外线的存在。
威廉·赫歇尔的偶然发现
赫歇尔将这种不可见的热辐射称为“红外线”，意为“在红色之下的光线”。
红外线的命名
一切物体都在不停地辐射红外线，物体温度越高，辐射的红外线越强。
红外线
红外线的波长范围从大约700纳米到1毫米，介于可见光和微波之间。
红外线的波长区间
红外线的波长比可见光的最长波长还要长，因此人眼无法直接看到红外线。
与可见光的对比
红外线
1.热效应：红外线具有显著的热效应，能够被物体吸收并转化为热能，广泛应用于加热和温度测量。
2.穿透性：红外线能够穿透某些介质，如雾和烟，这使得它在军事和气象领域有特殊应用。
3.热成像技术：红外热成像技术能够显示目标的热辐射特征，用于侦察和监视，尤其在能见度低的环境中效果显著。
可见光
能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为可见光。
无线电波
100m
1m
1cm
0.01cm
1000nm
10nm
0.01nm
0.01nm
700nm
600nm
500nm
400nm
红外线
紫外线
X 射线
γ 射线
可见光
可见光
紫外线
1.波长范围400nm~5nm；
频率7.5×1014~6.0×1016Hz
2.特性：有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质。
人眼无法直接看到这些波长的光。
3.可用于灭菌消毒，荧光效应，主要是化学作用。
紫外线
灭菌消毒功能
紫外线用于医院手术室和病房的消毒，有效杀灭细菌和病毒，保障医疗环境的卫生安全。
医疗领域的应用
紫外线空气净化器能够有效杀灭空气中的细菌、病毒和霉菌，改善室内空气质量。
空气净化
在饮用水和废水处理中，紫外线消毒技术被广泛使用，以减少氯化物的使用，提高水质安全。
水处理系统
紫外线照射皮肤可促进维生素D的合成，进而帮助身体吸收钙质，增强骨骼健康。
皮肤合成维生素D
儿童通过适量的紫外线暴露，可以预防佝偻病，因为维生素D对钙吸收至关重要。
预防佝偻病
紫外线
紫外线对皮肤的伤害
紫外线对DNA的破坏
紫外线可导致DNA分子链断裂或形成嘧啶二聚体，增加细胞突变和皮肤癌风险。
长期暴露于紫外线下，皮肤会加速老化，出现皱纹、松弛，甚至导致皮肤癌。
紫外线对眼睛的损害
紫外线可损伤眼睛的角膜和晶状体，长期或高强度暴露可能引起白内障等眼部疾病。
X射线
特性：有比紫外线更高的能量，有很强的穿透作用。
1895年，德国物理学家伦琴在研究阴极射线的性质时，发现阴极射线射到玻璃壁上，管壁会发出一种看不见的射线，伦琴把它叫做X射线
X射线
在机场和火车站，X射线用于检查旅客行李，以发现潜在的危险物品或违禁品。
行李安检
在重要场所入口，X射线扫描车辆底盘，防止携带爆炸物或其他危险品进入。
车辆安检
X射线技术被广泛应用于海关和物流公司，对货物进行无损检测，确保运输安全。
货物检查
γ射线
γ射线的波长极短，通常在皮米（pm）级别，远小于可见光波长。
波长极短
由于波长极短，γ射线携带的能量非常高，能够穿透多种物质，具有很强的穿透力。
能量极高
γ射线的频率非常高，属于电磁波谱中频率最高的部分，因此具有极强的电离能力。
频率高
γ射线
γ射线能穿透细胞，破坏DNA分子结构，导致基因突变或细胞死亡。
细胞DNA损伤
01
长期或高剂量暴露于γ射线下，可引起组织器官功能障碍，如骨髓抑制、免疫系统受损。
组织器官损伤
02
γ射线的高能量可增加细胞癌变概率，长期累积暴露会显著提高患癌风险。
诱发癌症风险
03
γ射线的高穿透性
γ射线能穿透厚金属和混凝土，广泛应用于工业检测和医疗成像。
穿透力与能量关系
能量越高的γ射线，其穿透能力越强，可深入物质内部进行探测和治疗。
防护措施的重要性
由于γ射线穿透力强，使用时需采取铅板等屏蔽措施，以保护人员安全。
γ射线
利用γ射线的放射性同位素，如碘-131治疗甲状腺癌，精准摧毁癌细胞。
放射性同位素治疗
01
γ刀通过聚焦γ射线精确地照射到脑部肿瘤或病变部位，实现无创治疗。
γ刀放射手术
02
使用γ射线进行全身骨显像，帮助医生诊断骨转移癌或其他骨骼疾病。
全身骨显像
03
γ射线
通过分析γ射线与物质相互作用，可以测定材料的密度和成分，用于质量控制和过程监控。
密度和成分分析
利用γ射线穿透性，可以精确测量材料厚度，如钢板、纸张等，确保产品质量。
厚度测量
γ射线用于检测材料内部缺陷，如裂纹、气孔，广泛应用于航空、汽车制造等行业。
无损检测技术
γ射线
利用γ射线进行放射性碳定年，帮助考古学家确定古代文物和化石的年代。
01
γ射线在考古学中的应用
γ射线用于种子辐射育种，通过改变植物遗传物质，培育出抗病害、高产量的作物品种。
02
γ射线在农业中的应用
使用γ射线探测器监测环境中的放射性污染，评估核事故或放射性废物对环境的影响。
03
γ射线在环境监测中的应用
γ射线
1.现在人们的生活越来越与电磁波密不可分。例如，我国自主建立的北斗卫星导航系统，所使用的电磁波频率约为1561MHz，家用wifi所使用的电磁波频率约为5725MHz。下列说法错误的是（　　）
A．可见光也是电磁波
B．紫外线比无线电波的波长短
C．微波炉加热食物，利用了电流通过电阻产生热量的原理。
D．????射线是频率很高的电磁波
?
C
2.“中国天眼”（FAST）位于贵州的大山深处，是500m口径的球面射电望远镜，它通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇宙。关于电磁波，下列说法正确的是（　）
A．在真空中，X射线的传播速度比无线电波的传播速度大
B．电磁波谱中，????射线的波长最长，穿透能力最强
C．所有的物体都在不停地辐射红外线，电磁波谱中红外线的热效应最显著
D．用于安全检查的X射线的穿透本领最强，电磁波谱中X射线的频率最大
?
C
3.关于微波和无线电波，下列说法正确的是( )
A.无线电波波速在任何情况下都等于真空中的光速
B.微波在传播过程中遇到金属导体时，会在其中产生相应的感应电动势或感应电流
C.手机所用的微波在传播过程中比无线电广播所用的中波更容易绕过障碍物
D.在无线电通信中，声音信号通常要通过检波加载在高频信号上后，才向外发射
B
热作用
加热烘干医疗红外摄影遥测遥控等
红外线
各种电磁波按照波长大小或频率高低的顺序排列成谱。
电磁波谱
化学作用、荧光效应、杀菌消毒
感光技术、黑光灯、杀菌消毒、医疗等
紫外线
使人类产生视觉
照明照相加热等
可见光
穿透能力强
工业探伤、医学透视等
X射线和γ射线
波动性强
通讯广播导航等
无线电波

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