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4.电磁波谱
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一、电磁波谱
1.电磁波谱:是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。
2.电磁波按波长由长到短的排列顺序:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。
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二、几种电磁波
1.无线电波:波长大于1 mm(频率低于300 GHz)的电磁波。无线电波广泛应用于通信、广播及其他信号传输。?
2.红外线:红外线的波长比无线电波短,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。
3.可见光:能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波,称为可见光。可见光的波长为400~760 nm。?
4.紫外线:在紫光之外波长范围为5~370 nm的电磁波是紫外线。紫外线具有较高的能量,足以破坏细胞核中的物质。?
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5.X射线和γ射线:波长比紫外线更短的电磁波就是X射线和γ射线了。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。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,帮助医生判断人体组织是否发生了病变。在工业上,利用X射线检查金属构件内部的缺陷。机场等地进行安全检查时,X射线能轻而易举地探测到箱内的物品。波长最短的电磁辐射是γ射线,它具有很高的能量。γ射线能破坏生命物质。把这个特点应用在医学上,可以摧毁病变的细胞,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。
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1.正误判断。
(1)红外线、X射线、β射线和γ射线都属于电磁波。(　　)
解析:红外线、X射线、γ射线是电磁波,β射线是电子流,不是电磁波。
答案:×
(2)人体每时每刻都在发射红外线。(　　)
答案:√
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2.探究讨论。
(1)为了避免敌军的雷达发现我们战机的行踪,人们研制了隐形战机。我们用肉眼能不能看到隐形战机?为什么?
答案:能看到。隐形战机不反射敌方雷达的探测波,对雷达“隐形”。但可以反射可见光,肉眼能直接看到。
(2)红外线的频率比可见光的频率高还是低?根据电磁波谱上的位置说说它为什么叫红外线?用肉眼能不能观察到红外线?
答案:红外线的频率低于可见光。在电磁波谱上红外线处在可见光红光的外侧,所以叫红外线。红外线不属于可见光,用肉眼不能观察到红外线。
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(3)举例说明在工农业生产和日常生活中,有哪些利用红外线的地方?
答案:红外线烤箱、红外线照相机、红外线遥控器(如电视机的遥控器)等。
(4)太阳光中含有紫外线,日常生活中太阳光的紫外线对人的作用有哪些?
答案:紫外线能够促使人体合成维生素D,维生素D能促进钙的吸收,所以经常晒太阳可以在一定程度上预防佝偻病,但过强的紫外线对人体有害(如夏季的阳光),所以要进行防护。
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各种电磁波的共性和特性比较
情境探究
在我们身边到处都有电磁波的影子,它的应用更是比比皆是。下面列出的设备中工作时所发出的波,哪些属于电磁波?(1)微波炉加热食物时发出的波。(2)电视发射塔发出的波。(3)互联网光缆中传播的波。(4)电视机遥控器发出的波。
要点提示:均属于电磁波。
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知识归纳
从无线电波到γ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(频率)不同,又表现出不同的特点。
1.共性
(1)它们在本质上都是电磁波,它们的行为服从相同的规律,各波段之间的区别并没有绝对的意义。
(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、衍射和干涉的特性。
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2.特性
(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、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,速度越小。
(3)产生机理不同:
(4)用途不同:无线电波用于通信和广播,红外线用于加热和遥感技术,紫外线用于杀菌消毒,X射线应用于医学上的X光照相,γ射线用于检查金属部件的缺陷等。
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实例引导
例题下列有关电磁波的特性和应用,说法正确的是(　　)
A.红外线和X射线都有很高的穿透本领,常用于医学上透视人体
B.过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C.电磁波中频率最高的为γ射线,最容易发生衍射现象
D.紫外线和X射线都可以使感光底片感光
解析:X射线有很高的穿透本领,医学上常用于透视人体,红外线不能,A错误;过强的紫外线照射对人的皮肤有害,B错误;电磁波中频率最高的为γ射线,其波长最短,最不容易发生衍射,C错误;紫外线和X射线都可以使感光底片感光,D正确。
答案:D
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规律方法电磁波的特点和应用
我们不仅要牢记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,还要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。
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变式训练下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象。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.光的全反射
B.紫外线具有很强的荧光作用
C.紫外线具有杀菌消毒作用
D.X射线具有很强的贯穿力
E.红外线具有显著的热效应
F.红外线波长较长,易发生衍射
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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X射线,选择D。
(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作用,因此选择C。
(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E。
答案:(1)D　(2)C　(3)E
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1.关于雷达的特点,下列说法正确的是(　　)
A.雷达所用无线电波的波长比短波更长
B.雷达只有连续发射无线电波,才能发现目标
C.雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离
D.雷达在能见度低的黑夜将无法使用
解析:雷达一般采用直线性好、反射性强的微波,不是连续地发射无线电波,每次发射的时间及两次发射的时间间隔都有一定要求,障碍物的距离等情况都由显示屏显示出来。
答案:C
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2.根据电磁波谱,从下列选项中选出电磁波的频率顺序由高到低排列且中间没有间断的是(　　)
A.X射线、紫外线、可见光
B.X射线、紫外线、红外线
C.紫外线、红外线、可见光
D.无线电波、红外线、紫外线
答案:A
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3.科学家发现地球大气层中的臭氧分子不断受到破坏。下列各项电磁波,会因臭氧层受损而对人类的健康构成最大危害的是(　　)
A.可见光
B.紫外线
C.γ射线
D.微波
解析:由于太阳光中存在大量紫外线,而过多的紫外线会伤害眼睛和皮肤,臭氧层能吸收紫外线,故因臭氧层受损而对人类构成最大伤害的是紫外线。
答案:B

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