高中物理 14.4.5 电磁波与信息化社会 电磁波谱课件 新人教版选修34
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第四页，共21页。
二、电磁波谱
1.概念: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。
3.不同电磁波的特点及应用
特性
用途
无线电波 波动性强
通讯、广播、导航
红外线 热作用强
加热、遥测、遥感、红外线制导
可见光 感光性强
照明、照相等
紫外线 化学作用、荧光效应 日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等
X 射线 穿透力强
检查、探测、透视、治疗
γ 射线 穿透力最强
探测、治疗
第五页，共21页。
4.电磁波的能量 各种各样的仪器能够探测到许许多多电磁波,说明电磁波具有能
量,电磁波是一种物质。 5.太阳辐射的特点 太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域,在眼睛
第十八页，共21页。
4.关于雷达的特点,下列说法中正确的是( ) A.雷达所用无线电波的波长比短波更短 B.雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离 C.雷达在能见度低的黑夜将无法使用 D.雷达只有连续发射无线电波,才能发现目标 答案:AB 解析:雷达所用的无线电波是波长非常短的微波,选项 A 正确。在雷达的 工作显示屏上,直接标的是距离,选项 B 正确。雷达在黑夜也能使用,选 项 C 错误。雷达发射的是间断的无线电波,选项 D 错误。
第二页，共21页。
预习导引
一、电磁波与信息化社会
1.电磁波的传输:可以通过电缆、光缆进行有线传输,也可实现无线 传输。电磁波的频率越高,相同时间内传递的信息量越大。
2.电磁波的应用实例 (1)电视广播的发射和接收过程
摄像管:摄取景物的图像并将其转换为电信号 ⇓
调制和发射 ⇓
天线接收高频信号,调谐,解调 ⇓
第十二页，共21页。
迁移与应用 2 下列说法正确的是( ) A.麦克斯韦证明了光的电磁说的正确性 B.红外线的显著作用是热作用,紫外线最显著的作用是化学作用 C.X 射线的穿透本领比 γ 射线更强 D.X 射线与 γ 射线的产生机理不同,因此它们的频率范围界线分明, 不可能重叠
第十三页，共21页。
答案:B 解析:麦克斯韦提出了光的电磁说,赫兹用实验证明了光的电磁说 的正确性。X 射线是原子的内层电子受激发而产生的,γ 射线是原子核 受激发而产生的,产生机理确实不同,但 X 射线和 γ 射线都有一个较大的 频率范围,较高频率的 X 射线与较低频率的 γ 射线产生了重叠,其他相邻 电磁波间也存在重叠。
电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离
s=cΔt=c(1n-t)=3×108×(50100-0.02×10-6)m≈6×104m
所以雷达的最大侦察距离
s'=2s=3×104m=30 km。
第九页，共21页。
1.电磁波在真空中的速度 c=3.00×108m/s 是自然界的基本常数,应 记住。
第十九页，共21页。
5.关于电磁波谱,下列说法中正确的是( ) 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.γ 射线是波长最短的电磁波,它比 X 射线的频率还要高 C.紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射 D.在电磁波谱中,最容易发生衍射现象的是 γ 射线
第二十页，共21页。
第十一页，共21页。
3.哪些现象能说明电磁波具有能量?试举例。 答案:例如,放在红外线区域的温度计升温很快;γ 射线具有很强的 贯穿能力等。 4.我们根据什么说电磁波是一种物质? 答案:从电磁波可以脱离电荷独立存在、不需借助媒质传播、具有 能量三个方面可知,电磁波和实物粒子一样,是一种物质,这是人们对于 物质认识的一个重大发现。
第十四页，共21页。
电磁波的特性及应用
无线 波谱
电波
红外线 可见光
波动 特性
性强
引起 热效应
视觉
无线电 加热、 照明、 应用
技术 遥感 摄影
紫外线
化学作用、 荧光效应
感光技术、 医用消毒
X 射线
贯穿 本领强 检查探 测、医用 透视
γ 射线
贯穿本 领最强 工业探 伤、医用 治疗
第十五页，共21页。
当堂检测
显像管:还原出与摄像管屏上相同的图像
第三页，共21页。
(2)雷达的工作原理 雷达利用微波遇到障碍物的反射现象来测定物体位置。根据发射 无线电波到接收反射波的时间 t,确定障碍物的距离 s=c2t,再根据发射无 线电波的方向和仰角,可以确定障碍物的位置。 (3)移动电话、因特网也是利用电磁波来传输信息的。
问题导学
一、电磁波与信息化社会
活动与探究 1 1.电磁波可以通过什么方式进行传播?用光缆通信有何特点? 答案:(1)可以通过电缆、光缆进行有线传输,也可以进行无线传输。 (2)用光缆通信,由于光的频率高,所以承载的信息量大,同时光缆传 输有抗干扰能力强、损耗小、通信质量高的特点。
第七页，共21页。
2.雷达的基本原理是什么? 答案:(1)雷达是利用无线电波来判定物体位置的无线电设备,它是 利用电磁波遇到障碍物要反射的特点来工作的,通过电磁波的发射、反 射和接收,可以测定障碍物的方位和距离。 (2)雷达既是无线电波的发射端,又是无线电波的接收端。 (3)雷达使用的无线电波是直线性好、反射性能强的微波波段。 (4)雷达发射的是不连续的无线电波,即脉冲,每次发射时间短于 1 μs,两次发射的时间间隔约为 0.1 ms。 (5)障碍物的距离等情况都由显示器直接显示出来。
预习交流 1
你认为所谓“隐形飞机”是怎样隐形的? 答案:隐形飞机主要是降低雷达的可探测性。根据雷达的工作原 理可知,只要照射到飞机上的电磁波不被反射回雷达,就不会被探测到, 所以飞机要实现对雷达隐身,主要措施有:(1)在机身上涂吸收雷达波的 涂层。(2)使机身呈多面体状,让雷达波反射到其他方向。(3)经过特殊 设计使雷达波能穿过机身而不被反射等。
4 电磁波与信息化社会 5 电磁波谱
第一页，共21页。
课前预习导学
目标导航
学习目标 1.了解电磁波在电视、雷达和移动通
信中的应用。 2.能说出电磁波谱的组成,知道光是电磁 波。 3.能说出电磁波谱各波段的特性和主要用 途。
重点难点
重点:电磁波谱的组成及各波 段的应用。 难点:电磁波谱各波段的特性。
第十七页，共21页。
3.据报道,新型增强型红外夜视镜已经小规模配发给美国陆军,红外夜 视镜是利用了( ) A.红外线波长长,易绕过障碍物的特点 B.红外线热效应强的特点 C.一切物体都在不停地辐射红外线的特点 D.红外线肉眼不可见的特点 答案:C 解析:红外夜视镜利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点,故选 C。
1.高原上的人皮肤黝黑( ) A.与高原上人的生活习惯有关 B.与高原上的风力过大有关 C.与高原上紫外线辐射过强有关 D.由遗传本身决定 答案:C 解析:高原上空气稀薄,对紫外线的反射作用很弱,所以太阳光中含有大 量的紫外线,导致高原上的人皮肤黝黑。
第十六页，共21页。
2.电磁技术的发展,使得人们的生活发生了很大的变化。关于电磁技术 的应用,下列说法正确的是( ) A.手机与手机之间可以直接通信 B.电磁灶的灶台与锅之间,如果隔有绝缘物质,通电后则锅不可能被加 热 C.微波炉内盛放食物的器皿,只能是金属器皿 D.电视信号是电视台将声音与图像信号通过电磁波快速传送到用户处 并被电视机接收下来的 答案:D
第八页，共21页。
迁移与应用 1 某雷达工作时,发射电磁波的波长 λ=20 cm,每秒脉冲数 n=5 000,每 个脉冲持续时间 t=0.02 μs,该电磁波的振荡频率为多少?最大侦察距离 是多少? 答案:1.5×109Hz 30 km 解析:由 c=λf,可得电磁波的振荡频率 f=λc = 230××11008-2Hz=1.5×109Hz。
2.注意雷达波从发射到接收通过的路程是雷达与目标距离的两倍。
第十页，共21ห้องสมุดไป่ตู้。
二、电磁波谱
活动与探究 2 1.许多动物具有发达的红外感受器官,因此在夜间也可以“看到”物 体。你知道哪些动物有这方面的功能吗? 答案:主要是蛇类具有这方面的功能。 2.天空为什么是亮的,看起来是蓝色的,而傍晚的阳光却比较红? 答案:由于大气把阳光向四面八方散射,所以看到天空是亮的。在 没有大气的太空,即使太阳高悬在空中,它周围的天空也是黑暗的。由 于波长较短的光比波长较长的光更容易被大气散射,所以天空看起来 是蓝色的。大气对波长较短的光吸收能力比较强,傍晚的阳光在穿过 厚厚的大气层时,蓝光、紫光大部分被吸收掉了,剩下红光、橙光通过 大气折射入我们的眼睛,所以傍晚的阳光比较红。
最敏感的黄绿光附近,辐射的能量最强。
预习交流 2
冬天晒太阳为什么感觉暖和?夏天日光浴时为什么不能隔着玻璃 晒?
答案:冬天晒太阳取暖是因为阳光中的红外线热效应明显,把内能 传递到人体;日光浴主要是阳光中的紫外线起作用,而普通玻璃不能透 过紫外线,所以不能隔着普通玻璃进行日光浴。
第六页，共21页。
课堂合作探究
答案:AB 解析: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,选项 A 正确;γ 射线是波长最短的电磁波,它比 X 射线的频率还要 高,选项 B 正确;在电磁波谱中从无线电波到 γ 射线,波长逐渐减小,频率 逐渐增大,而波长越大,波动性越强,越容易发生干涉、衍射现象,因此紫 光应比紫外线更容易发生干涉和衍射现象,无线电波最容易发生衍射 现象,故选项 C、D 错误。
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二、电磁波谱
1.概念: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。
3.不同电磁波的特点及应用
特性
用途
无线电波 波动性强
通讯、广播、导航
红外线 热作用强
加热、遥测、遥感、红外线制导
可见光 感光性强
照明、照相等
紫外线 化学作用、荧光效应 日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等
X 射线 穿透力强
检查、探测、透视、治疗
γ 射线 穿透力最强
探测、治疗
第五页，共21页。
4.电磁波的能量 各种各样的仪器能够探测到许许多多电磁波,说明电磁波具有能
量,电磁波是一种物质。 5.太阳辐射的特点 太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域,在眼睛
第十八页，共21页。
4.关于雷达的特点,下列说法中正确的是( ) A.雷达所用无线电波的波长比短波更短 B.雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离 C.雷达在能见度低的黑夜将无法使用 D.雷达只有连续发射无线电波,才能发现目标 答案:AB 解析:雷达所用的无线电波是波长非常短的微波,选项 A 正确。在雷达的 工作显示屏上,直接标的是距离,选项 B 正确。雷达在黑夜也能使用,选 项 C 错误。雷达发射的是间断的无线电波,选项 D 错误。
第二页，共21页。
预习导引
一、电磁波与信息化社会
1.电磁波的传输:可以通过电缆、光缆进行有线传输,也可实现无线 传输。电磁波的频率越高,相同时间内传递的信息量越大。
2.电磁波的应用实例 (1)电视广播的发射和接收过程
摄像管:摄取景物的图像并将其转换为电信号 ⇓
调制和发射 ⇓
天线接收高频信号,调谐,解调 ⇓
第十二页，共21页。
迁移与应用 2 下列说法正确的是( ) A.麦克斯韦证明了光的电磁说的正确性 B.红外线的显著作用是热作用,紫外线最显著的作用是化学作用 C.X 射线的穿透本领比 γ 射线更强 D.X 射线与 γ 射线的产生机理不同,因此它们的频率范围界线分明, 不可能重叠
第十三页，共21页。
答案:B 解析:麦克斯韦提出了光的电磁说,赫兹用实验证明了光的电磁说 的正确性。X 射线是原子的内层电子受激发而产生的,γ 射线是原子核 受激发而产生的,产生机理确实不同,但 X 射线和 γ 射线都有一个较大的 频率范围,较高频率的 X 射线与较低频率的 γ 射线产生了重叠,其他相邻 电磁波间也存在重叠。
电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离
s=cΔt=c(1n-t)=3×108×(50100-0.02×10-6)m≈6×104m
所以雷达的最大侦察距离
s'=2s=3×104m=30 km。
第九页，共21页。
1.电磁波在真空中的速度 c=3.00×108m/s 是自然界的基本常数,应 记住。
第十九页，共21页。
5.关于电磁波谱,下列说法中正确的是( ) 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.γ 射线是波长最短的电磁波,它比 X 射线的频率还要高 C.紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射 D.在电磁波谱中,最容易发生衍射现象的是 γ 射线
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第十一页，共21页。
3.哪些现象能说明电磁波具有能量?试举例。 答案:例如,放在红外线区域的温度计升温很快;γ 射线具有很强的 贯穿能力等。 4.我们根据什么说电磁波是一种物质? 答案:从电磁波可以脱离电荷独立存在、不需借助媒质传播、具有 能量三个方面可知,电磁波和实物粒子一样,是一种物质,这是人们对于 物质认识的一个重大发现。
第十四页，共21页。
电磁波的特性及应用
无线 波谱
电波
红外线 可见光
波动 特性
性强
引起 热效应
视觉
无线电 加热、 照明、 应用
技术 遥感 摄影
紫外线
化学作用、 荧光效应
感光技术、 医用消毒
X 射线
贯穿 本领强 检查探 测、医用 透视
γ 射线
贯穿本 领最强 工业探 伤、医用 治疗
第十五页，共21页。
当堂检测
显像管:还原出与摄像管屏上相同的图像
第三页，共21页。
(2)雷达的工作原理 雷达利用微波遇到障碍物的反射现象来测定物体位置。根据发射 无线电波到接收反射波的时间 t,确定障碍物的距离 s=c2t,再根据发射无 线电波的方向和仰角,可以确定障碍物的位置。 (3)移动电话、因特网也是利用电磁波来传输信息的。
问题导学
一、电磁波与信息化社会
活动与探究 1 1.电磁波可以通过什么方式进行传播?用光缆通信有何特点? 答案:(1)可以通过电缆、光缆进行有线传输,也可以进行无线传输。 (2)用光缆通信,由于光的频率高,所以承载的信息量大,同时光缆传 输有抗干扰能力强、损耗小、通信质量高的特点。
第七页，共21页。
2.雷达的基本原理是什么? 答案:(1)雷达是利用无线电波来判定物体位置的无线电设备,它是 利用电磁波遇到障碍物要反射的特点来工作的,通过电磁波的发射、反 射和接收,可以测定障碍物的方位和距离。 (2)雷达既是无线电波的发射端,又是无线电波的接收端。 (3)雷达使用的无线电波是直线性好、反射性能强的微波波段。 (4)雷达发射的是不连续的无线电波,即脉冲,每次发射时间短于 1 μs,两次发射的时间间隔约为 0.1 ms。 (5)障碍物的距离等情况都由显示器直接显示出来。
预习交流 1
你认为所谓“隐形飞机”是怎样隐形的? 答案:隐形飞机主要是降低雷达的可探测性。根据雷达的工作原 理可知,只要照射到飞机上的电磁波不被反射回雷达,就不会被探测到, 所以飞机要实现对雷达隐身,主要措施有:(1)在机身上涂吸收雷达波的 涂层。(2)使机身呈多面体状,让雷达波反射到其他方向。(3)经过特殊 设计使雷达波能穿过机身而不被反射等。
4 电磁波与信息化社会 5 电磁波谱
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课前预习导学
目标导航
学习目标 1.了解电磁波在电视、雷达和移动通
信中的应用。 2.能说出电磁波谱的组成,知道光是电磁 波。 3.能说出电磁波谱各波段的特性和主要用 途。
重点难点
重点:电磁波谱的组成及各波 段的应用。 难点:电磁波谱各波段的特性。
第十七页，共21页。
3.据报道,新型增强型红外夜视镜已经小规模配发给美国陆军,红外夜 视镜是利用了( ) A.红外线波长长,易绕过障碍物的特点 B.红外线热效应强的特点 C.一切物体都在不停地辐射红外线的特点 D.红外线肉眼不可见的特点 答案:C 解析:红外夜视镜利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点,故选 C。
1.高原上的人皮肤黝黑( ) A.与高原上人的生活习惯有关 B.与高原上的风力过大有关 C.与高原上紫外线辐射过强有关 D.由遗传本身决定 答案:C 解析:高原上空气稀薄,对紫外线的反射作用很弱,所以太阳光中含有大 量的紫外线,导致高原上的人皮肤黝黑。
第十六页，共21页。
2.电磁技术的发展,使得人们的生活发生了很大的变化。关于电磁技术 的应用,下列说法正确的是( ) A.手机与手机之间可以直接通信 B.电磁灶的灶台与锅之间,如果隔有绝缘物质,通电后则锅不可能被加 热 C.微波炉内盛放食物的器皿,只能是金属器皿 D.电视信号是电视台将声音与图像信号通过电磁波快速传送到用户处 并被电视机接收下来的 答案:D
第八页，共21页。
迁移与应用 1 某雷达工作时,发射电磁波的波长 λ=20 cm,每秒脉冲数 n=5 000,每 个脉冲持续时间 t=0.02 μs,该电磁波的振荡频率为多少?最大侦察距离 是多少? 答案:1.5×109Hz 30 km 解析:由 c=λf,可得电磁波的振荡频率 f=λc = 230××11008-2Hz=1.5×109Hz。
2.注意雷达波从发射到接收通过的路程是雷达与目标距离的两倍。
第十页，共21ห้องสมุดไป่ตู้。
二、电磁波谱
活动与探究 2 1.许多动物具有发达的红外感受器官,因此在夜间也可以“看到”物 体。你知道哪些动物有这方面的功能吗? 答案:主要是蛇类具有这方面的功能。 2.天空为什么是亮的,看起来是蓝色的,而傍晚的阳光却比较红? 答案:由于大气把阳光向四面八方散射,所以看到天空是亮的。在 没有大气的太空,即使太阳高悬在空中,它周围的天空也是黑暗的。由 于波长较短的光比波长较长的光更容易被大气散射,所以天空看起来 是蓝色的。大气对波长较短的光吸收能力比较强,傍晚的阳光在穿过 厚厚的大气层时,蓝光、紫光大部分被吸收掉了,剩下红光、橙光通过 大气折射入我们的眼睛,所以傍晚的阳光比较红。
最敏感的黄绿光附近,辐射的能量最强。
预习交流 2
冬天晒太阳为什么感觉暖和?夏天日光浴时为什么不能隔着玻璃 晒?
答案:冬天晒太阳取暖是因为阳光中的红外线热效应明显,把内能 传递到人体;日光浴主要是阳光中的紫外线起作用,而普通玻璃不能透 过紫外线,所以不能隔着普通玻璃进行日光浴。
第六页，共21页。
课堂合作探究
答案:AB 解析: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,选项 A 正确;γ 射线是波长最短的电磁波,它比 X 射线的频率还要 高,选项 B 正确;在电磁波谱中从无线电波到 γ 射线,波长逐渐减小,频率 逐渐增大,而波长越大,波动性越强,越容易发生干涉、衍射现象,因此紫 光应比紫外线更容易发生干涉和衍射现象,无线电波最容易发生衍射 现象,故选项 C、D 错误。
第二十一页，共21页。