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第四节　电磁波谱
[学习目标]
1.了解什么是电磁波谱,知道各种可见光和不可见光与无线电波一样,也是电磁波.
2.知道不同波长的电磁波的特性及其主要用途.
知识点一　认识电磁波谱
情境导学
(1)对于“神舟”系列飞船的成功发射及正常运行,载人航天测控通信系统立下了很大的功劳,如图所示,它通过国内外的地面测控站和遍布三大洋的四艘远洋测量船,保证地面指挥员及时与飞船取得联系.你知道各测控站点是通过什么途径对飞船传递指令的吗
(2)如图所示,红外体温计不用与人体接触便可以迅速测量体温,你知道它的工作原理吗
提示:(1)各测控站点和飞船之间通过发射和接收载有指令信号的电磁波实现对飞船的
测控.
(2)根据体温越高,辐射红外线越强的原理.
知识整合
1.电磁波谱
按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱.
2.电磁波谱的排列
按波长由长到短依次为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线(如图所示).
3.各种电磁波的统一性和多样性
(1)统一性:本质是相同的电磁波,具有电磁波的性质.
(2)多样性
①频率低的无线电波由于波长较长,较容易发生干涉和衍射现象.
②频率高的X射线、γ射线由于波长较短,因此较难观察到干涉、衍射现象.
(3)不同的电磁波,产生机理表现出多样性
①无线电波是自由电子振荡产生的.
②红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的.
③X射线是原子的内层电子受到激发后产生的.
④γ射线是原子核受激发后产生的.
易错辨析
(1)电磁波按照频率由高到低依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.(　×　)
(2)不同频率的电磁波产生机理一定不同.(　×　)
(3)红外线、X射线和γ射线都是原子的内层电子受激发后产生的.(　×　)
[例1] (对电磁波谱的理解)下列关于电磁波的排序,波长由长到短排列正确的是(　　)
[A] 短波、红外线、紫外线、微波
[B] 短波、紫外线、红外线、微波
[C] 短波、微波、红外线、紫外线
[D] 微波、短波、红外线、紫外线
【答案】 C
【解析】 按照波长由长到短的顺序依次是无线电波(长波、中波、短波、微波)、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线,故C正确,A、B、D错误.
[训练1] 关于电磁波谱,下列说法不正确的是(　　)
[A] 电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波
[B] 红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的
[C] X射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的
[D] 红外线的显著作用是热作用,温度较低的物体也能辐射红外线
【答案】 C
【解析】 波长更长的无线电波波动性更显著,更易发生干涉、衍射现象,故A正确;红外线、紫外线、可见光都是原子外层电子受激发产生的,故B正确;从电磁波产生的机理可知,
γ射线是原子核受激发后产生的,故C错误;不论物体温度高低如何,都能辐射红外线,物体的温度越高,它辐射的红外线越强,故D正确.
知识点二　电磁波家族成员的特性及其应用
知识整合
1.无线电波
(1)波长大于1 mm(频率小于300 GHz)的电磁波是无线电波.
(2)微波是波长在1 mm～1 m之间的电磁波.
(3)蓝牙是在生活中常见的无线技术,可实现固定设备、移动设备和个人域网之间的短距离数据交换,工作频率范围是2 400～2 483.5MHz.
2.红外线
(1)波长范围为0.77 μm～1 mm,介于无线电波与可见光之间.
(2)一切物体都在不断地向外辐射红外线,热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强.
(3)红外线的应用主要有红外线遥感和遥控技术.
3.可见光
可见光的波长范围为440～770 nm.频率最高(波长最短)的可见光是紫光,频率最低(波长最长)的可见光是红光.
4.紫外线
(1)波长范围为5～400 nm.
(2)具有较大的能量,具有较强的荧光效应,用来激发荧光物质发光.
(3)具有明显的化学作用,被普遍用于杀菌或消毒.
5.X射线和γ射线
(1)X射线的波长比紫外线的短,有很强的穿透能力.
(2)γ射线的波长比X射线的更短,具有很高的能量,穿透能力更强.
易错辨析
(1)各种电磁波中最容易发生干涉和衍射现象的是γ射线.(　×　)
(2)X射线的穿透本领较强,可用于检查体内病变.(　√　)
(3)红外线有显著的荧光作用,紫外线有显著的热效应.(　×　)
(4)微波可用于雷达、卫星通信等.(　√　)
(5)天空之所以是蓝色,是因为大气对太阳光的散射作用.(　√　)
[例2] (电磁波的特性)关于电磁波的特性,下列说法正确的是(　　)
[A] X射线可深入骨骼,杀死病变细胞
[B] 验钞机检验钞票真伪利用了紫光的荧光作用
[C] 红外线遥感是利用了红外线波长较长的特点
[D] 一切物体都在不停地辐射紫外线,温度越高,辐射越强
【答案】 C
【解析】 在人体内杀死病变细胞是利用了γ射线,X射线可用来检查人体器官,A错误;钞票上有荧光物质,验钞机发出的紫外线具有荧光作用,可以使荧光物质发光,B错误;红外线波长较长,能够发生明显衍射,红外线遥感是利用了红外线波长较长的特点,C正确;一切物体都在不断地辐射红外线,辐射本领和物体温度有关,D错误.
[例3] (电磁波在实际生产生活中的应用)(2024·惠州市高二期末)关于生活中遇到的各种电磁波,下列说法正确的是(　　)
[A] 医院里“CT”机使用的电磁波是γ射线,它具有较强的穿透能力
[B] 紫外线常用于卫星通信、电视等信号的传输,它还可用于消毒
[C] “浴霸”的取暖灯泡能发出较强的红外线,它具有显著的热效应
[D] X射线可以摧毁病变的细胞,常用于治疗各种癌症
【答案】 C
【解析】 医院里“CT”机使用的电磁波是X射线,利用X射线能够穿透物质的特性,来检查人体的内部器官,故A错误;微波常用于卫星通信、电视等信号的传输,紫外线常用于消毒,故B错误;“浴霸”的取暖灯泡能发出较强的红外线,利用红外线的热效应进行取暖,故C正确;γ射线可以摧毁病变的细胞,常用于治疗各种癌症,故D错误.
各种电磁波的产生机理的比较
电磁波 产生机理
无线电波 自由电子振荡产生
红外线、可见光和紫外线 原子的外层电子受激发后产生
X射线 原子的内层电子受激发后产生
γ射线 原子核受激发后产生
课时作业(二十七)　电磁波谱
(分值:87分)
(选择题每题6分)
1.关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是(　　)
[A] 变化的电场一定能够产生电磁波
[B] 麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在
[C] 无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波
[D] 紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波,有显著的热效应
【答案】 C
【解析】 变化的电场能产生磁场,但只有振荡电场与振荡磁场才能交替产生,形成电磁波,
A错误;麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在,B错误;无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波,C正确;紫外线的波长比紫光的短,红外线有显著的热效应,D错误.
2.无线通信技术经常在家庭中应用,是一种无线网络传输技术, 无线通信技术信号的本质就是电磁波,波长范围约7厘米到12厘米之间,通过无线路由器发射后将信号传递到设备上,使设备实现无线上网能力,下列对无线通信技术信号的判断正确的是(　　)
[A] 能在真空中传播
[B] 其波长比可见光的短
[C] 其信号波是纵波
[D] 不能产生干涉和衍射现象
【答案】 A
【解析】 无线通信技术信号的本质就是电磁波,电磁波可以在真空中传播,A正确;根据电磁波谱可知,无线电波的波长比可见光的长,B错误;电磁波都是横波,C错误;干涉和衍射现象都是波的特有现象,所以电磁波能产生干涉和衍射现象,故D错误.选A.
3.(多选)关于电磁波谱,下列说法正确的是(　　)
[A] 电磁波中最容易发生干涉、衍射现象的是无线电波
[B] 红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的
[C] X射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的
[D] 红外线有显著的热效应,温度较低的物体不能辐射红外线
【答案】 AB
【解析】 无线电波的波长长,易发生干涉、衍射现象,故A正确;红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的,故B正确;从电磁波产生的机理可知γ射线是原子核受激发后产生的,故C错误;不论物体温度高低都能辐射红外线,物体的温度越高,它辐射的红外线越强,故D错误.
4.下列关于紫外线的说法正确的是(　　)
[A] 照射紫外线可增进人体对钙的吸收,因此人们应尽可能多地接受紫外线的照射
[B] 一切高温物体发出的光都含有紫外线
[C] 紫外线有很强的荧光效应,常被用来防伪
[D] 紫外线有杀菌消毒的作用,是因为其有热效应
【答案】 C
【解析】 紫外线有显著的化学作用,杀菌能力较强,在医疗上有其应用,但是过多地接受紫外线的照射,对人体来说也是有害的,A、D错误;并不是所有的高温物体发出的光都含有紫外线,B错误;紫外线有很强的荧光效应,可用来防伪,C正确.
5.我国成功研发的反隐身米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着我国雷达研究又创新的里程碑,米波雷达发射无线电波的波长在 1～10 m范围内,对米波的下列判断正确的是(　　)
[A] 米波必须靠介质传播
[B] 米波同声波一样会发生反射现象
[C] 真空中,米波的传播速度比微波的传播速度快
[D] 米波只能在真空中传播
【答案】 B
【解析】 米波是无线电波,传播不需要介质,可在介质中传播,故A、D错误;米波也是一种波,会发生反射现象,故B正确;真空中,米波和微波的传播速度均为光速,故C错误.
6.(多选)物理学的发展推动了医学影像诊断技术的进步.一般来说,医生会根据病人的病情,通常可先做B超检查,如果发现某处有问题,再做CT;B超成像的基本原理是探头向人体发射超声波,CT在工作时发出X射线束对人体的某一部分进行扫描.关于超声波和X射线,下列说法正确的有(　　)
[A] 超声波和X射线都能发生干涉和衍射现象
[B] 超声波和X射线都是电磁波
[C] 可见光和X射线在真空中的传播速度相同
[D] 超声波可以和X射线之间发生干涉现象
【答案】 AC
【解析】 干涉和衍射是一切波特有的现象,则超声波和X射线都能发生干涉和衍射现象,
A正确;X射线是电磁波,超声波是机械波,B错误;可见光和X射线在真空中的传播速度
相同,C正确;超声波与X射线频率不同,之间不能发生干涉现象.D错误.
7.“中国天眼”位于贵州的大山深处,是500 m口径球面射电望远镜(FAST).它通过接收来自宇宙深处的电磁波,探索宇宙.已知光速c=3×108 m/s,下列说法正确的是(　　)
[A] 电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s　
[B] 麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场,空间将产生电磁波
[C] 紫外线的波长比红外线的波长短
[D] 普朗克通过实验捕捉到了电磁波,证实了麦克斯韦的电磁场理论
【答案】 C
【解析】 电磁波在不同介质中的传播速度不同,其在真空中传播的速度为3×108 m/s,A错误;麦克斯韦认为周期性变化的电场激发出周期性变化的磁场,空间将产生电磁波,B错误;紫外线的波长比红外线的波长短,C正确;赫兹通过实验捕捉到了电磁波,证实了麦克斯韦的电磁场理论,D错误.
(选择题每题9分)
8.与传统的热传导测温仪相比,红外线测温仪具有操作简单、防交叉感染、测温效率高等特点.下列说法正确的是(　　)
[A] 只有人体温度超过37 ℃时才向外辐射红外线
[B] 红外线属于电磁波,其波长小于紫外线的波长
[C] 红外线测温仪是通过感知人体辐射的红外线来测体温的
[D] 红外线测温仪的工作原理跟传统水银体温计的原理一样
【答案】 C
【解析】 无论人体温度高低都会向外辐射红外线,故A错误;红外线属于电磁波,其波长大于紫外线的波长,故B错误;红外线测温仪是依据人体温度越高人体辐射的红外线强度越大来测体温的,传统水银体温计是依据水银的受热膨胀来测量体温的,故C正确,D错误.
9.(2025·广东江门期末)电磁波在日常生活和生产中有大量应用,下列说法错误的是(　　)
[A] 控制电视、空调的遥控器是利用了红光
[B] 机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪利用了X射线
[C] 手机通话使用的电磁波是无线电波
[D] 汽车厂造出的新车喷漆后进入烘干车间烘干利用了红外线
【答案】 A
【解析】 控制电视、空调的遥控器使用的是红外线,不是红光,A错误;机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪利用了X射线,B正确;手机通话使用的电磁波是无线电波,C正确;红外线具有典型的热效应,所以汽车厂造出的新车喷漆后进入烘干车间烘干利用了红外线,D正确.
10.(多选)(2025·深圳市高二期末)使用蓝牙耳机可以接听手机来电,已知蓝牙通信的电磁波波段为(2.4～2.48)×109 Hz,可见光的波段为(3.9～7.5)×1014 Hz,下列说法正确的是(　　)
[A] 在中国空间站可以使用蓝牙耳机收听音乐
[B] 蓝牙通信的电磁波的波长比可见光的波长短
[C] 蓝牙通信的电磁波比可见光更容易发生明显衍射现象
[D] 蓝牙通信的电磁波在真空中的传播速度比可见光在真空中的传播速度小
【答案】 AC
【解析】 电磁波传播不需要介质,在中国空间站可以使用蓝牙耳机收听音乐,A正确;电磁波在真空中的传播速度与可见光的一致,由c=λf可知,蓝牙通信的电磁波的波长比可见光的波长长,因此蓝牙通信的电磁波比可见光更容易发生明显的衍射现象,C正确,B、D错误.
11.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可以把它们排列成谱,叫作电磁波谱,下列有关电磁波的说法正确的是(　　)
[A] 移动电话使用可见光进行无线通信技术联网
[B] 冷物体的红外辐射比热物体的红外辐射强
[C] 紫外线具有的能量足以破坏细胞核中的物质
[D] X射线的频率比γ射线的频率高
【答案】 C
【解析】 移动电话进行无线通信技术联网利用了电磁波中的微波,A错误;根据辐射的特点可知,所有物体都辐射红外线,热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强,B错误;紫外线具有较高的能量,可破坏细胞核中的物质,通常用于杀菌,C正确;X射线比γ射线的波长长,频率低,D错误.
12.图甲展现了在医院用某频段电磁波进行医学成像诊断的场景,图乙是技术所成的相片.关于该成像技术,下列说法正确的是(　　)
[A] 该频段的电磁波属于γ射线
[B] 可以利用该频段的电磁波进行灭菌消毒
[C] 可以利用该频段的电磁波制成不需要与身体接触的温度计
[D] 可以利用该频段的电磁波在车站、机场等地探测行李箱内的物品
【答案】 D
【解析】 医院利用X射线能穿透物质的作用,来检查人体的内部器官,故可判断该频段的电磁波为X射线.医学上利用γ射线摧毁病变的细胞,A错误;紫外线可以进行灭菌消毒,B错误;利用红外线的热辐射可以制成不需要与身体接触的温度计,C错误;由于X射线能穿透物质,故可利用X射线在车站、机场等地探测行李箱内的物品,D正确.(共22张PPT)
第四节　电磁波谱
[学习目标]　
1.了解什么是电磁波谱,知道各种可见光和不可见光与无线电波一样,也是电磁波.
2.知道不同波长的电磁波的特性及其主要用途.
知识点一　认识电磁波谱
「情境导学」
(1)对于“神舟”系列飞船的成功发射及正常运行,载人航天测控通信系统立下了很大的功劳,如图所示,它通过国内外的地面测控站和遍布三大洋的四艘远洋测量船,保证地面指挥员及时与飞船取得联系.你知道各测控站点是通过什么途径对飞船传递指令的吗
提示:(1)各测控站点和飞船之间通过发射和接收载有指令信号的电磁波实现对飞船的测控.
(2)如图所示,红外体温计不用与人体接触便可以迅速测量体温,你知道它的工作原理吗
提示:(2)根据体温越高,辐射红外线越强的原理.
1.电磁波谱
按电磁波的 或 大小的顺序把它们排列成谱.
「知识整合」
波长
频率
2.电磁波谱的排列
按波长由长到短依次为 、红外线、 、紫外线、X射线、
(如图所示).
无线电波
可见光
γ射线
3.各种电磁波的统一性和多样性
(1)统一性:本质是相同的 ,具有电磁波的性质.
(2)多样性
①频率低的无线电波由于 较长,较容易发生 和 现象.
②频率高的X射线、 由于 较短,因此较难观察到干涉、衍射现象.
电磁波
波长
干涉
衍射
γ射线
波长
(3)不同的电磁波,产生机理表现出多样性
① 是自由电子振荡产生的.
②红外线、 、 是原子的外层电子受到激发后产生的.
③ 是原子的内层电子受到激发后产生的.
④ 是原子核受激发后产生的.
无线电波
可见光
紫外线
X射线
γ射线
易错辨析
(1)电磁波按照频率由高到低依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.(　　)
(2)不同频率的电磁波产生机理一定不同.(　　)
(3)红外线、X射线和γ射线都是原子的内层电子受激发后产生的.(　　)
×
×
×
[例1] (对电磁波谱的理解)下列关于电磁波的排序,波长由长到短排列正确的是(　　)
[A] 短波、红外线、紫外线、微波
[B] 短波、紫外线、红外线、微波
[C] 短波、微波、红外线、紫外线
[D] 微波、短波、红外线、紫外线
C
【解析】 按照波长由长到短的顺序依次是无线电波(长波、中波、短波、
微波)、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线,故C正确,A、B、D
错误.
[训练1] 关于电磁波谱,下列说法不正确的是(　　)
[A] 电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波
[B] 红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的
[C] X射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的
[D] 红外线的显著作用是热作用,温度较低的物体也能辐射红外线
C
【解析】 波长更长的无线电波波动性更显著,更易发生干涉、衍射现象,故A正确;红外线、紫外线、可见光都是原子外层电子受激发产生的,故B正确;从电磁波产生的机理可知,γ射线是原子核受激发后产生的,故C错误;不论物体温度高低如何,都能辐射红外线,物体的温度越高,它辐射的红外线越强,故D正确.
知识点二　电磁波家族成员的特性及其应用
1.无线电波
(1)波长大于 (频率小于300 GHz)的电磁波是无线电波.
(2)微波是波长在 之间的电磁波.
(3)蓝牙是在生活中常见的无线技术,可实现固定设备、移动设备和个人域网之间的短距离数据交换,工作频率范围是 MHz.
「知识整合」
1 mm
1 mm～1 m
2 400～2 483.5
2.红外线
(1)波长范围为 μm～ mm,介于无线电波与可见光之间.
(2)一切物体都在不断地向外辐射红外线,热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射 .
(3)红外线的应用主要有 和遥控技术.
3.可见光
可见光的波长范围为 nm.频率最高(波长最短)的可见光是
,频率最低(波长最长)的可见光是 .
0.77
1
强
红外线遥感
440～770
紫光
红光
4.紫外线
(1)波长范围为 .
(2)具有 的能量,具有较强的 效应,用来激发荧光物质发光.
(3)具有明显的 ,被普遍用于杀菌或消毒.
5.X射线和γ射线
(1)X射线的波长比紫外线的 ,有很强的 能力.
(2)γ射线的波长比X射线的更 ,具有很高的能量, 能力更强.
5～400 nm
较大
荧光
化学作用
短
穿透
短
穿透
易错辨析
(1)各种电磁波中最容易发生干涉和衍射现象的是γ射线.(　　)
(2)X射线的穿透本领较强,可用于检查体内病变.(　　)
(3)红外线有显著的荧光作用,紫外线有显著的热效应.(　　)
(4)微波可用于雷达、卫星通信等.(　　)
(5)天空之所以是蓝色,是因为大气对太阳光的散射作用.(　　)
√
×
×
√
√
[例2] (电磁波的特性)关于电磁波的特性,下列说法正确的是(　　)
[A] X射线可深入骨骼,杀死病变细胞
[B] 验钞机检验钞票真伪利用了紫光的荧光作用
[C] 红外线遥感是利用了红外线波长较长的特点
[D] 一切物体都在不停地辐射紫外线,温度越高,辐射越强
C
【解析】 在人体内杀死病变细胞是利用了γ射线,X射线可用来检查人体器官,A错误;钞票上有荧光物质,验钞机发出的紫外线具有荧光作用,可以使荧光物质发光,B错误;红外线波长较长,能够发生明显衍射,红外线遥感是利用了红外线波长较长的特点,C正确;一切物体都在不断地辐射红外线,辐射本领和物体温度有关,D错误.
[例3] (电磁波在实际生产生活中的应用)(2024·惠州市高二期末)关于生活中遇到的各种电磁波,下列说法正确的是(　　)
[A] 医院里“CT”机使用的电磁波是γ射线,它具有较强的穿透能力
[B] 紫外线常用于卫星通信、电视等信号的传输,它还可用于消毒
[C] “浴霸”的取暖灯泡能发出较强的红外线,它具有显著的热效应
[D] X射线可以摧毁病变的细胞,常用于治疗各种癌症
C
【解析】 医院里“CT”机使用的电磁波是X射线,利用X射线能够穿透物质的特性,来检查人体的内部器官,故A错误;微波常用于卫星通信、电视等信号的传输,紫外线常用于消毒,故B错误;“浴霸”的取暖灯泡能发出较强的红外线,利用红外线的热效应进行取暖,故C正确;γ射线可以摧毁病变的细胞,常用于治疗各种癌症,故D错误.
·规律总结·
各种电磁波的产生机理的比较
电磁波 产生机理
无线电波 自由电子振荡产生
红外线、可见光和紫外线 原子的外层电子受激发后产生
X射线 原子的内层电子受激发后产生
γ射线 原子核受激发后产生
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