7 电磁波及其应用

7 电磁波及其应用

一周强化

一、一周内容概述

1、知道电磁波的形成原理．

2、理解电磁波波长、波速、频率之间的关系．

3、理解电磁波谱上的各种电磁波的频率关系及其应用．

4、了解无线电波的发射与接收

二、重点知识归纳

（一）电磁波的发现

1、电磁波：变化的电场与变化的磁场是相互联系着的一个不可分离的统一体，即电磁场。而变化的电场和变化的磁场总是交替产生的，并且由产生的区域向周围空间传播，这就是电磁波。

2、电磁波与机械波的异同

电磁波的表现形式在很多方面跟机械波相类似，但必须注意它们本质的不同．电磁波是电磁现象，是靠电和磁的相互“感应”传播，电磁波是一种特殊的物质，在空间里传播的是电磁场，传播不需要介质，真空中也可传播．机械波是力学现象，要靠介质传播，在真空中不能传播，机械波在介质中传播的是运动．电磁波与机械波具有波动的共性．机械波是位移这个物理量随时间和空间做周期性的变化，电磁波则是E和B这两个物理量随时间和空间做周期性的变化．二者都能产生反射、折射、衍射和干涉等现象．

（二）电磁波谱

1、其中c是电磁波的波速，是电磁波的波长，表示电磁波的频率。

2、无线电波：波长大于1mm(频率小于300000MHz)的电磁波

3、红外线：波长介于可见光与无限电波之间的电磁波

特点：最显著的是热作用

应用：（1）红外线加热，这种加热方式优点是能使物体内部发热，加热效率高，效果好。

（2）红外摄影，（远距离摄影、高空摄影、卫星地面摄影）这种摄影不受白天黑夜的限制。

（3）红外线成像（夜视仪）可以在漆黑的夜间能看见目标。

（4）红外遥感，可以在飞机或卫星上戡测地热，寻找水源、监测森林火情，估计家农作物的长势和收成，预报台风、寒潮。

4、可见光：波长范围在400～700nm之间的电磁波。

5、紫外线：波长范围在5～400nm之间的电磁波。

特性：主要作用是化学作用，还有很强的荧光效应，杀菌消毒作用。

应用：（1）紫外照相，可辨别出很细微差别，如可以清晰地分辨出留在纸上的指纹。

（2）照明和诱杀害虫的日光灯，黑光灯。（3）医院里病房和手术室的消毒。

（4）治疗皮肤病，硬骨病。

6、X射线与射线

（1）X射线产生条件：高速电子流射到任体固体上，都会产生X射线。

特性：穿透本领很强。

应用：工业上金属探伤、医疗上透视人体。

（2）射线是一种强电磁波，它的波长比X射线还要短，一般波长＜0．001纳米。在原子核反应

中，当原子核发生α、β衰变后，往往衰变到某个激发态，处于激发态的原子核仍是不稳定的，并且会通过释放一系列能量使其跃迁到稳定的状态，而这些能量的释放是通过射线辐射来实现的，

这种射线就是射线。

（三）电磁波的发射与接收

1、无线电波的发射：

调制：把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上，使电磁波随各种信号而改变叫做调制。

调幅：使高频振荡电流的振幅随调制信号而改变叫做调幅。

调频：使高频振荡电流的频率随调制信号而改变叫做调频。

2、无线电波的接收

调谐：接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。

检波：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的调制信号过程，叫做检波。检波是调制的逆过程，因此也叫解调。

典型例题：

例1、在真空中传播的波长为15米的电磁波，进入某一介质中传播时，若传播速度为米/秒，该电磁波在介质中的波长是多少？

解析：应用关系式．因电磁波在介质中传播其频率不变，其波长比：，

则有：米

例2、关于电磁波的传播，下列叙述正确的是（）

A．电磁波频率越高，越易沿地面传播 B．电磁波频率越高，越易直线传播

C．电磁波在各种媒质中传播波长恒定

D．只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波，就可把信号传遍全世界

解析：电磁波频率越高，波长就越短，绕过地面障碍物的本领就越差，且地波在传播过程中的能

量损失随频率的增高而增大，A错．随着电磁波频率的增大，粒子性越来越明显，其传播形式跟光相似，沿直线传播，B正确．电磁波在各种媒质中传播时，频率不变，但传播速度不等，波长不同，C错．由于同步通讯卫星相对于地面静止在赤道上空3600千米高的地方用它来作微波中继站，只要有三颗这样的卫星，就可以把微波讯号传遍全世界，D正确．答案为BD．

例3、关于电磁波在真空中传播速度，下列说法中正确的是（）

A．频率越高，传播速度越大 B．电磁波的能量越强，传播速度越大

C．波长越长，传播速度越大 D．频率、波长、强弱都不影响电磁波在真空中的传播速度

答案：D 解析：电磁波在真空中的波速与任何因素均无关——现代物理中称光速不变原理．在媒质中波速会变小．

例4、无线广播的中波段波长的范围是187m～560m，为了避免临近电台的干扰，两个电台的频率范围至少相差Hz，则在此波段中最多容纳的电台数约为多少？

解析：这是一道实例题，运用中波段波长范围，得到中波段频率范围，进而得到此波段中最多容纳的电台数。

，

根据可以得到：，，

中波段频率范围是：。

这样此波段中能容纳的电台数为：

例5、在我们生活的小区楼道内装有自动开关：晚上有人经过楼道时，开关自动接通；白天，不管是否有人经过，开关都是断开的，请你解释其原理。

解析：这是因为在楼道内装有了声光控开关，在晚上，利用声音来控制开关，当人经过时，开关自动接通，而无人时，自动熄灭。而在白天，是利用光照强度来控制开关的，由于白天光照强度大，所以不管是否有人经过，开关都是断开的。

例6、有一架雷达搜寻到了目标，经1.4×10-4s后收到了回波，那么这个目标距雷达多远?

解析：雷达是利用无线电波——电磁波来发现目标的，它能将一定频率的无线电波向空中发射出去，遇到目标后，电磁波被反射回，被雷达接收后在荧光屏上显示出来.因此，1.4×10-4s的时间