2019-2020学年沪教版物理选修3-4同步配套学案：3.3 无线电通信 3.4 电磁波家族 Word版含答案

3．3无线电通信

3．4电磁波家族

1.了解无线电波的发射过程和振荡器、调制器的作用．(重点)

2.了解不同波长的电磁波的传播方式．

3.了解调谐、检波及无线电波的接收的基本原理．(重点)

4.了解我们生活中的无线电通信．

5.知道电磁波谱以及各组成部分，并且掌握不同电磁波的产生机理．

6.知道红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的主要作用．(重点)

一、无线电波的发射

发射电磁波是为了传递信号，将需要传递的信号加载在电磁波上，使电磁波随信号而改变叫做调制，通常有两种方式，一种是使高频振荡的振幅随低频信号而改变叫做调幅，另一种是使高频振荡的频率随低频信号而改变叫做调频．

1．振荡器的作用：产生等幅高频信号．

2．调制器的作用：把低频信号加载到高频信号上去．

二、无线电波的传播

无线电波通常有三种传播途径：地波、天波和直线传播．

1．地波：是沿地球的表面空间传播的无线电波．在无线电技术中，通过采用地波的形式传播长波、中波和中短波．

2．天波：是靠大气层中电离层之间的反射传播的无线电波．短波最适合采用天波的形式传播．

3．直线传播：是像光束那样沿直线传播的无线电波，这种传播方式适用于超短波和微波通信，此外卫星中继通信，卫星电视转播等也主要是利用直线传播作为传输途径．

三、无线电波的接收

1．电谐振现象：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，电磁波会使电路中产生最强的电流．与机械振动中的共振现象类似．

2．调谐：在无线电技术中，对空间存在的各种频率电磁波，需要挑选出某一种特定的频率接收的过程．

3．调谐电路：能够进行调谐的接收电路．

4．检波：从高频载波中把低频信号“检”出来的过程，是调制的逆过程，也叫解调.

四、无线电波在我们生活中

微波通信、卫星通信和光纤通信为人类交流信息发挥着巨大的作用．随着激光器和光纤的发明，又实现了光纤通信．其特点是能量损耗小、抗干扰能力强．

因特网就是利用光纤来交换信息．

五、电磁波谱

将各种电磁波按波长或频率的大小顺序排列起来，就构成了电磁波谱，通常人们按用途将电磁波谱划分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线六个波段．

六、电磁波家族成员的特性

1．可见光：进入人眼能引起视觉的电磁波叫做可见光．若没有可见光，地球上的生物就难以生存，世界就不会丰富多彩．

2．红外线：波长比可见光中的红光的波长长，不能引起人的视觉，是不可见光；所有物体都在不停地辐射红外线，且温度越高，辐射的红外线越强，波长越短；红外线的主要作用是热效应．

3．紫外线：波长比可见光中的紫光波长还短，不能引起人的视觉；主要作用：杀菌消毒．

4．X射线(伦琴射线)：波长比紫外线的波长还短，高速电子流射到任何固体上都能产生X射线；作用是用于检查人体内部器官，金属探伤．

5．γ射线：是比X射线波长更短的电磁波，它的穿透能力强，能穿过几厘米厚的铅板或3 m厚的混凝土.

对调幅、调频、调谐、解调的理解

1．无线电波的发射和接收过程

2．“调幅”和“调频”都是调制过程

(1)高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制方式叫调幅，一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号采用调幅波．

(2)高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制方式叫调频，电台的立体声广播和电视中的伴音信号，采用调频波．

3．解调是调制的逆过程

声音、图像等信号频率相对较低，不能转化为电信号直接发射出去，而要将这些低频信号加载到高频电磁波信号上去．将声音、图像信号加载到高频电磁波中的过程就是调制．而将声音、图像信号从高频信号中还原出来的过程就是解调．

4．正确理解调谐的作用

世界上有许许多多的无线电台、电视台及各种无线电信号，如果不加选择全部接收下来，那必然是一片混乱，分辨不清．因此接收信号时，首先要从各种电磁波中把我们需要的选出来，通常叫选台．在无线电技术中利用电谐振达到目的．

(多选)下列说法正确的是()

A．当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流

B．当处于电谐振时，只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流

C．由调谐电路接收的感应电流，再经过耳机就可以听到声音了

D．由调谐电路接收的感应电流，再经过检波、放大，通过耳机才可以听到声音

[思路点拨] 解此题应把握两点：

(1)电谐振的原理．

(2)电磁波的接收过程．

[解析]当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流，只不过频率跟谐振电路固有频率相等的电磁波，在接收电路中激发的感应电流最强．由调谐电路接收的感应电流，要再经过检波(也就是调制的逆过程)、放大，通过耳机才可以听到声音，故正确答案为A、D.

[答案]AD

(1)电谐振就是电磁振荡中的“共振”．

(2)调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程．

1.实际发射无线电波如图所示，高频振荡器产生高频等幅振荡如图甲所示，人对着话筒说话产生低频振荡如图乙所示，根据这两个图像，发射出去的电磁波图像应是图中的()

解析：选B.振荡器产生高频等幅振荡，话筒里面有碳膜电阻，它的阻值随压力变化而变化．当我们对着话筒说话时，空气对它的压力随着声音信号的变化而变化，那么它的电阻也就随声音信号的变化而变化，振荡电流的振幅也就随着声音信号的变化而变化，这就是调制．它不但影响了正半周，也影响了负半周，故选B.

电磁波谱及其特性

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，叫做电磁波谱．2．电磁波的排列：电磁波是个很大的家族，按波长由长到短包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．

3．电磁波的特性及应用

电磁

波谱

无线电波红外线可见光紫外线X射线γ射线波长依次减小

频率依次增大

主要特性波长较长，

易发生衍

射

所有物体

都发射红

外线，物体

温度越高，

辐射越强

引起

视觉

具有较高

的能量，能

使许多物

体发出荧

光

对生命物质

有较强的作

用，穿透能力

较强

具有很高

的能量，穿

透能力很

强

主要应用通信、广播

及其他信

号传输

夜视仪器、

红外摄影、

红外遥感

灭菌消毒、

促进钙的

吸收、仿伪

措施

检查人体内

部器官、检查

金属零件内

部的缺陷、安

全检查

治疗某些

癌症、探测

金属部件

内部的缺

陷

说明波长较长的无线电波和红外线，很容易发生干涉、衍射现象，波长较短的紫外线、X射线、γ射线不容易观察到它们的干涉、衍射现象

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.电磁波中频率最大的为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；电磁波中频率最大的为γ射线，其波长最短，最