资源简介

(共37张PPT)
4　电磁波谱
素养 目标定位
目标素养
1.知道什么是电磁波谱,知道电磁波谱中不同波长范围的电磁波
2.了解不同波长范围的电磁波的特性以及应用
3.了解科技对人类生活和社会发展的影响,增强学习兴趣和责任意识
知识概览
课前 基础认知
一、无线电波
1.电磁波谱:按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成的谱。按照波长从长到短依次排列为无线电波、
红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。不同的电磁波具有不同的波长(频率),具有不同的特性。
2.无线电波。
(1)概念:技术上把波长大于0.1 mm(频率低于3 000 GHz)的电磁波称作无线电波。
(2)无线电波的分类与应用。
①长波和中波主要应用于广播、导航。
②短波主要应用于调幅广播、导航。
③米波主要应用于调频广播、电视、导航。微波中的分米波、厘米波和毫米波主要应用于电视、雷达、
移动通信、导航、射电天文。
微思考1 人们的现代生活越来越离不开电磁波,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1 561 MHz;家用微波炉所使用的电磁波频率约为2 450 MHz;家用Wi-Fi所使用的电磁波频率约为5 725 MHz。
请思考:
(1)电磁波能发生偏振现象吗
(2)Wi-Fi信号与北斗卫星导航信号叠加时,能产生明显的干涉现象吗
(3)Wi-Fi信号与微波哪种更容易发生明显衍射
提示:(1)电磁波是横波,可以发生偏振现象。
(2)只有频率相同的两列波叠加时,才会发生稳定的干涉现象,Wi-Fi信号与北斗导航信号频率不同,所以叠加时,不能产生明显的干涉现象。
(3)根据 可知,频率越大,波长越短,衍射现象越不明显,家用微波炉所使用的电磁波比Wi-Fi信号频率小、波长长,更容易发生明显的衍射。
二、红外线、可见光和紫外线
1.红外线:波长比无线电波短,比可见光长。所有物体都发射红外线。热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。主要应用于加热、红外探测器等。
2.可见光:可见光的波长为400~760 nm。分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。
3.紫外线:波长范围为10~400 nm。紫外线具有较高的能量,可以利用紫外线灭菌消毒;许多物质在紫外线的照射下会发出荧光,根据这一点可以设计防伪措施。
微思考2 红外体温计不用与人体接触便可以迅速测量体温,如图所示,你知道它的工作原理吗
提示:根据体温越高辐射红外线越强的原理。
三、X射线和γ射线
1.X射线:X射线具有很强的穿透本领,可以用来检查人体的内部器官;在工业上,利用X射线检查金属构件内部的缺陷。
2.γ射线:具有很高的能量,应用在医学上可以用来治疗某些
癌症。γ射线的穿透能力很强,也可用于探测金属构件内部的缺陷。
3.电磁波传递能量:电磁波传递能量,电磁波是一种物质。
微思考3 在电磁波中由红外线到γ射线,频率最高的是什么射线 波长最长的是什么射线
提示:γ射线的频率最大,红外线的波长最长。
课堂 重难突破
一 电磁波谱的理解
问题探究
电磁波在真空中的传播速度是多少 无线电波的波长比可见光的波长长还是短 除了无线电波和可见光之外,还有其他哪些电磁波
提示:电磁波在真空中的传播速度是光速。无线电波的波长比可见光的波长长。还有红外线、紫外线、X射线、γ射线等。
归纳总结
1.电磁波谱。
电磁波的频率范围很广,按波长由长到短(频率由小到大)顺序排列的电磁波谱如图所示。
(1)从无线电波到γ射线都是本质相同的电磁波,遵循共同的规律,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;γ射线和X射线的一部分重叠。
2.电磁波的共性。
(1)它们在本质上都是电磁波,遵循相同的规律,各波段之间并没有绝对的界限。
(2)都遵守公式v=λf,它们在真空中的传播速度都是c=3.0×108 m/s。
(3)它们的传播都不需要介质。
(4)它们都具有反射、折射、衍射、干涉和偏振的特性。
3.电磁波的个性。
(1)不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性,波长越长,越容易产生干涉、明显衍射现象,波长越短,穿透能力越强。
(2)同频率的电磁波在不同介质中传播速度不同。不同频率的电磁波在同一种介质中传播时,频率越大,折射率越大,速度越小。
(3)产生机理不同。
无线电波 振荡电路中电子周期性运动产生
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
(4)用途不同。
典型例题
【例1】 5G是第五代移
动通信技术的简称。5G
网络使用的无线电波通信
频率是在3.0 GHz以上的
超高频段和极高频段(如图
所示),比4G及以下网络(通信频率在0.3~3.0 GHz间的特高频段)拥有更大的带宽和更快的传输速率(指单位时间传送的数据量大小)。5G网络的传输速率可达10 Gbps(bps为bits per second的英文缩写,即比特率、比特/秒),是4G网络的50~100倍。
关于5G网络使用的无线电波,下列说法正确的是(　　)
A.在真空中的传播速度更快
B.在真空中的波长更长
C.衍射的本领更强
D.频率更高,相同时间传递的信息量更大
答案:D
解析:无线电波(电磁波)在真空中的传播速度与光速相同,保持不变,其速度与频率没有关系,选项A错误。由公式c=λf可知,λ= ,频率变大,波长变短,衍射本领变弱,选项B、C错误。无线电波(电磁波)频率越高,周期越小,相同时间内可承载的信息量越大,选项D正确。
特别提醒
关于电磁波谱的问题
(1)记住电磁波谱中不同的电磁波(如红外线、紫外线、X射线、γ射线)的特点和应用。 (2)记住电磁波谱中波长、频率的变化规律,如频率越高,波长越短,穿透性越强,波动性越弱;频率越低,波长越长,衍射现象越明显,波动性越强,穿透性越弱。
二 电磁波的特性及应用
问题探究
有一种全自动感应水龙头,手一伸水自来,手一收水自停。这种水龙头的工作原理是什么
提示:水龙头的感应器由红外线发射管和接收管组成,当受到物体遮挡时,发射管发射的红外线被反射到接收管,触发水龙头电磁阀控制电路,水龙头打开,手挪开,接收管接收不到红外线,水龙头关闭。
归纳总结
不同电磁波的特性及应用。
比较项 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线
频率 由左向右,频率变化为由小到大
真空中
的波长 由左向右,波长变化为由长到短
比较项 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线
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 通信、广播、天体物理研究 遥控、遥测、加热、红外夜视仪、红外制导、热像仪 照明、照相等 日光灯、杀菌、防伪、治疗皮肤病等 检查、探测、透视、治疗 探测、治疗
典型例题
【例2】 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体现了紫光的荧光作用
C.红外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射线的放射作用,X射线可用来检查人体器官,选项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,选项B错误;红外线波长较长,能够发生明显衍射,红外遥感是利用了红外线波长较长的特点,选项C正确;一切物质都在辐射红外线,辐射本领和物体温度有关,选项D错误。
方法技巧
电磁波在生产、生活和现代技术等方面应用广泛,联系实际的题较多,要提高自己运用知识的能力,应该留心自然中、生活中、现代技术中应用了什么物理现象和规律,是如何应用的,这是解决此题的关键。
成 果 验 收 站
1.在电磁波谱中,红外线、可见光和伦琴射线(X射线)三个波段的频率大小关系是(　　)
A.红外线的频率最大,可见光的频率最小
B.伦琴射线的频率最大,红外线的频率最小
C.可见光的频率最大,红外线的频率最小
D.伦琴射线的频率最大,可见光的频率最小
答案:B
解析:根据电磁波谱可知,按照波长由长到短顺序分别为红外线、可见光、伦琴射线。由c=λf可知波长与频率成反比,即伦琴射线频率最大,红外线频率最小,选项B正确。
2.(多选)(2025·云南曲靖高二期末检测)关于电磁波谱及对一些应用的解释,下列说法正确的是(　　)
A.X射线对生命物质有较强的作用,过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B.紫外验钞机是利用紫外线的化学作用
C.红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点
D.γ射线是波长最短的电磁波,它比X射线的频率还要高
答案:ACD
解析:紫外验钞机是利用紫外线的荧光效应,选项B错误。
3.如图所示的容器中盛有含碘的二硫化碳溶液,在太阳光的照射下,地面呈现的是圆形黑影,在黑影中放一支温度计,可发现温度计显示的温度明显上升,则由此可判定(　　)
A.含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的
B.含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的
C.含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的
D.含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的
答案:C
解析:紫外线具有荧光效应,红外线热效应明显,可见光有视觉感应。地面呈现的是圆形黑影,说明含碘的二硫化碳溶液对于可见光是不透明的;温度计显示的温度明显上升,热效应明显,说明含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的。选项C正确。
4.间谍卫星上装有某种遥感照相机,可用来探测军用和民用目标。这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车,即使混在车队中离开,也瞒不过它。这种遥感照相机敏感的电磁波属于
(　　)
A.可见光波段 B.红外波段
C.紫外波段 D.X射线波段
答案:B
5.红外遥感卫星通过接收地面物体
发出的红外辐射来探测地面物体的
状况。地球大气中的水汽(H2O)、
二氧化碳(CO2)能强烈吸收某些波
长范围的红外辐射,即地面物体发
出的某些波长的电磁波,只有一部
分能够通过大气层被遥感卫星接收。如图为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况,由图可知,在该波段红外遥感卫星大致能够接收到的波长范围为多少
答案:8~13 μm
解析:由题图可知,8~13 μm波段的红外线,水和二氧化碳几乎均不吸收。

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