高中物理第4章电磁振荡与电磁波4电磁波谱新人教版选择性必修第二册

对点训练❷ (2023·重庆市高二阶段练习)电磁波按波长大小的 顺序把它们排列成谱，如图所示，下列关于电磁波说法正确的是( C )
A．红外线可以灭菌消毒 B．紫外线的波长比红外线长 C．振荡电路生成电磁波的频率随电容C的增大而减小 D．X射线能在磁场中偏转，但穿透力较强，可用来进行人体透视
解析：红外线热效应明显，紫外线可以灭菌消毒，故 A 错误；根据
电磁波谱。 2．按频率由小到大的顺序排列电磁波谱 无线电波，__红__外__线___，_可__见__光____，_紫__外__线____，__X_射__线_____，γ射
线。 『判一判』 (1)太阳辐射的电磁波中只有可见光。( × ) (2)红外线、X射线和γ射线都属于电磁波。( √ )
知识点 2 不同电磁波的特性和用途
探究
不同电磁波的应用与比较
情|境|导|入
当测量体温的人数较多时，可采用“红外测温枪”测温，你知道 “红外测温枪”为什么能测出不同人的温度吗？
提示：不同体温的人辐射的红外线强度不同，体温越高红外线辐射 强度越强，“红外测温枪”就是根据红外辐射强度的不同“感知”温度 的。
要|点|提|炼 不同电磁波的应用和比较
第四章 电磁振荡与电磁波
4．电磁波谱
目标体系构建 课前预习反馈 课内互动探究 课堂小结 核心素养提升 课堂达标检测
目标体系构建
1．了解无线电波的波段划分，了解不同波段的无线电波的用途及 传播特点。
2．了解红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线的特征及典型应 用，认识电磁波谱。
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。
4．紫外线 (1)波长范围：紫外线的波长在5 nm到____3_7_0___ nm之间，不能引 起人的视觉。 (2)主要应用 ①紫外线具有较高的能量，因此可以利用紫外线__灭__菌__消__毒___。 ②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____。
5．X射线和γ射线 (1)波长范围：波长比紫外线更短的电磁波就是X射线和γ射线了。 (2)主要应用： ①X射线：X射线能够穿透物质，可以用来检查__人__体__内__部__器__官___， 在工业上，利用X射线检查__金__属__构__件__内__部__的__缺__陷___等。 ②γ射线：具有很高的能量，穿透能力更强。主要应用有：医学上 具有治疗__癌__症___的作用，工业上具有探测__金__属__构__件__内__部__的__缺__陷___的作 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射线有很强的贯穿能力 E．红外线具有显著的热作用 F．红外线波长较长，易发生衍射
思路引导：电磁波在生产、生活和国防科技等方面应用广泛，联系 实际的试题较多，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，这是解决这种类型题目的 关键。
思路引导：波长越长，衍射现象越明显，频率越高，能量越强，穿 透本领越大；电磁波是横波。
解析：家用5GWi-Fi使用的电磁波的频率较高，所以其波长较短， 故其衍射现象不明显，故A错误；北斗定位系统使用的电磁波比家用 5GWi-Fi 使 用 的 电 磁 波 的 频 率 要 低 ， 根 据 电 磁 波 的 频 率 越 高 ， 能 量 越 大，可知北斗定位系统使用的电磁波的能量不是最强的，故B错误；地 铁行李安检时使用频率为1018 Hz的电磁波，频率非常高，这种电磁波具 有较强的穿透本领，故C正确；电磁波均为横波，能产生偏振现象，故D 错误。
无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来便构成
了范围非常广阔的电磁波谱。如图所示是按波长由大到小(频率由小到
大)顺序排列的电磁波谱。
2．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。
1．物理观念：电磁波谱的概念和组成，电磁波具有能量的特性。 2．科学探究：各电磁波波段的特点、传播特点及用途，太阳光光 谱分布与人类感知有关现象之间的关系。 3．科学思维：利用雷达工作原理确定物体的距离、方位和速度。 4．科学态度与责任：电磁波在科技、经济、社会发展中的作用。
课前预习反馈
知识点 1 电磁波谱 1．概念 按电磁波的__波__长___大小或_频__率____高低的顺序把它们排列成谱，叫
370 nm
感光性强
杀菌作用、 化学作用、
荧光作用
照明、照相 原子的外层电子
灭菌消毒、制成 受激发
验钞机、促使人 体合成维生素D
X射线
0.001～ 10 nm
较强的穿透能 力
透视人体检查器 官、检查金属部 件的质量
原子的内层电子 受激发
种类 波长范围 特性 小于 穿透能
γ射线 0.001 nm 力最强
4．应用 探测飞机、导弹等军事目标；可以用于导航；天文学上研究星体； 在气象上可以用于探测台风、雷雨、乌云。
案例 一雷达站探测敌机时荧光屏上出现的记录图像如图，A是 发射时的雷达探索波的脉冲波形，B是敌机反射回来的脉冲波形，则敌 机距雷达站的距离是___4_.5_×__1_0_5_m_____。
电磁波谱可知，紫外线的波长比红外线短，故 B 错误；根据振荡电路的
频率公式
f＝2π
1 可知，频率随电容 LC
C
的增大而减小，故
C
正确；X
射线不带电，不能在磁场中偏转，但穿透力较强，能穿透物质，可用来
进行人体透视，故 D 错误。
课堂Байду номын сангаас结
核心素养提升
了解雷达 1．雷达的工作原理 利用电磁波遇到障碍物发生反射的特性。 2．确定位置的方法 已知无线电波的传播速度为c，测出从发射无线电波脉冲到接收到 反射回来无线电波的时间t，就可由公式2s＝ct确定被测物体的距离，再 根据无线电波的方向和仰角，便可以确定被测物体的位置了。
3．构造及特点 一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置(显示器)、电 源、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成。 ①雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端； ②雷达使用的无线电波是直线性好、反射性能强的微波波段； ③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； ④障碍物的距离等情况都由显示器直接显示出来。
课堂达标检测
一、电磁波谱 1．(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是( AD ) A．红外线的波长比无线电波的波长短 B．微波炉中使用的微波是黄光 C．人们在烤火时感受到温暖，是因为皮肤正在吸收紫外线 D．电磁波不仅具有能量，而且可以携带信息
2．红外线 (1)波长范围：波长比_无__线__电__波____短，比__可__见__光___长。 (2)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)主要应用：烘干、__红__外__遥__感___、_测__温____、夜视仪等。
3．可见光 (1)波长范围：可见光的波长在____7_6_0__ nm到__4_4_0___ nm之间。 (2)7 种 可 见 光 波 长 从 长 到 短 的 排 序 是 ： 红 光 、 _橙__光____ 、 __黄__光__ 、 __绿__光___、__青__光___、_蓝___光___、紫光。 (3)可见光的作用：引起人类的__视__觉___。
1．无线电波 (1) 定 义 ： 技 术 上 把 波 长 __大__于__1___mm( 频 率 __低__于__3_0_0_____GHz) 的 电磁波称作无线电波。
(2)分类：无线电波按波长(频率)可划分为长波、 _中__波____、__中__短__波___、_短__波____、微波。 (3)应用：无线电波广泛应用于__通__信___、_广__播____及其他信号传输。
『判一判』 (3)不同波段的无线电波其传播特点不一样。( √ ) (4)雷达在能见度低的黑夜将无法使用。( × ) (5)人体每时每刻都在发射红外线。( × ) (6)过强的紫外线会伤害眼睛和皮肤。( × )
『选一选』 (2023·江 苏 省 高 邮 市 高 二 期 中 ) 某 肺 炎 病 人 拍 摄 的 CT 胸 片 如 图 所 示，病毒感染处的密度与其他部分不同，片中显示为白斑。拍摄CT胸 片时使用下列哪种电磁波( A )
应用 医学上的γ刀技术，由于能 穿透几厘米的铅板而用于 探测金属内部的缺陷
产生机理
原子核 受激发
典|例|剖|析 典例 2 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些现象的医疗器械后面的空格上。 (1)X光机__D___； (2)紫外线灯__C___；
(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__E___。
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 透能力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了X射 线。
(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。
(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。
种类 波长范围 特性
应用
产生机理
无线 电波
大于 1 mm
传播能 通信、广播、导航、射 力强 电望远镜
振荡电路中自由 电子的周期性运 动
大于 热作 加热、红外遥感、测温、 原子的外层电子
红外线
760 nm 用强 夜视仪、红外摄影
受激发
种类 波长范围
特性
应用
产生机理
可见光 400～ 760 nm
5～ 紫外线
3．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、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，折射率越大，速度越小。
典|例|剖|析 典例 1 我们的生活已经离不开电磁波，如：北斗定位系统使用 频率为1 500 MHz(1 MHz＝106 Hz)左右的电磁波，手机工作时使用频率 为800～1 900 MHz的电磁波，家用5GWi－Fi使用频率约为5 725 MHz的 电磁波，地铁行李安检时使用频率为1018 Hz的电磁波。关于这四种电磁 波的说法正确的是( C ) A．家用5GWi-Fi使用的电磁波的衍射现象最明显 B．北斗定位系统使用的电磁波的能量最强 C．地铁行李安检时使用的电磁波具有较强的穿透本领 D．手机工作时使用的电磁波是纵波，不能产生偏振现象
探究
电磁波谱
情|境|导|入
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。
提示：均属于电磁波。
1．电磁波谱
要|点|提|炼
对点训练❶ 下列各组电磁波中，按波长由长到短排列正确的 是( D )
A．红外线、紫外线、可见光、γ射线 B．γ射线、紫外线、红外线、可见光 C．γ射线、紫外线、可见光、红外线 D．红外线、可见光、紫外线、γ射线 解析：电磁波波长由长到短为：无线电波、红外线、可见光、紫外 线、X射线、γ射线，故D正确。
解析：由题图知两波形相差时间为 3×10－3 s，即敌机与雷达站距离 为 s＝c2t ＝3×108×12×3×10－3 m＝4.5×105 m。
(1)电磁波在空中的传播速度可认为等于真空中的光速c，根据雷达 荧光屏上发射波形和反射波形间的时间间隔，可求得侦察距离。
(2)根据发射无线电波的方向和仰角，确定被侦察物体的位置。 (3)雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时 间间隔内传播距离的一半。
A．X射线 C．无线电波
B．红外线 D．紫外线
解析：医学中的CT胸片是利用X射线穿透能力与密度有关的特点， 故选A。
『想一想』 为什么通信、广播用无线电波，而不用其他电磁波？
解析：无线电波是电磁波谱中波长最长的电磁波，波长越长的电磁 波衍射越强，可以绕过障碍物继续传播，故通信、广播用无线电波。
课内互动探究