电磁波的发射和接收--优质获奖学案 (7)

4.2电磁波谱3.3电磁波的发射和接收

学习目标：

1.掌握波长、频率和波速的关系.知道电磁波在真空中的传播速度c＝3.00×108 m/s.

2.知道电磁波谱由无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线组成，能够知道各自的特点与重要应用.

3.了解电磁波具有能量.了解太阳辐射大部分能量集中的波长范围.

4.了解寻找地外文明的主要历史和当前的进展，激发学生探索地外未知生命的热情，增加求知欲.

5.理解要接收传递的信号，必须经过调谐和解调过程，调谐过程是选择信号的过程，解调过程是分离有用信号的过程。

重点：掌握波长、频率和波速的关系.

难点：知道电磁波谱由无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线组成，能够知道各自的特点与重要应用.

预习导学：

电磁波谱电磁波的应用

自读教材

1．电磁波谱

按波长(或频率)的顺序把所有电磁波排列起来，称之为电磁波谱。按照波长从长到短依次排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。

波长、频率

波长大于可见

光

解疑难

1．电磁波的共性

(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。

2．电磁波的个性

(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。

(3)

[自检]

电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是()

A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线

B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线

C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波

D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线

解析：选A在电磁波家族中，按波长由长到短分别为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，所以A项对。

电磁波的发射和接收

[自读教材]

1．无线电波的发射

(1)有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有的特点：

①采用开放电路：用开放电路可以使振荡电路的电磁场尽可能地分散到大的空间。

②要有足够高的振荡频率：频率越高，发射电磁波的本领越大。

(2)载波：

用来“运载”信号的高频等幅波。

(3)调制：

①定义：

把传递的信号“加”到载波上的过程。

②分类：

调幅：使高频振荡的振幅随信号的强弱而改变的技术。

调频：使高频振荡的频率随信号而改变的调制技术。

2．无线电波的传播

(1)传播途径：

无线电波通常有3种传播途径：地波、天波和空间波。

(2)传播途径对比：

3．无线电波的接收

(1)接收原理：

电磁波在传播过程中如果遇到导体，会在导体中感应出振荡电流。

(2)电谐振：

当振荡电路的固有频率跟传播来的电磁波的频率相等时，接收电路中产生的振荡电流最强的现象，叫电磁谐振，也叫电谐振。

(3)调谐：

①定义：使接收电路产生电谐振的过程。

②调谐电路：能够调谐的接收电路。

[解疑难]

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．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。

[自检]

下列说法正确的是()

A．用带有天线和地线的开放电路，就可将电磁波发射出去

B．电磁波的传播方式只有两种：天波和地波

C．发射图像信号不需要调制过程

D．使发射信号振幅随高频信号而改变叫调幅

解析：选A

[典题例析]

1．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

[探规寻律]

(1)不同的电磁波波长和频率不同，所呈现的特性及用途也不相同。

(2)记清电磁波谱中各种电磁波的排列顺序，同时还要了解有的电磁波没有明显界线而重叠。

[跟踪演练]

关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )

A ．电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波

B ．红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的

C ．伦琴射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的

D ．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线

解析：选AB 波长越长的无线电波波动性越显著，干涉、衍射现象易发生；从电磁波产生的机理可知γ射线是原子核受激发后产生的；不论物体温度高低如何，都能辐射红外线，物体的温度越高，它辐射的红外线越强。选项A 、B 正确。

2．某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10－4 s ，某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图3－3－1(a)所示，t ＝173 s 后雷达向正上方发射和接收的波形如图3－3－1(b)所示，雷达监视

相邻刻线间表示的时间间隔为10－4 s ，电磁波的传播速度为c ＝3×108 m/s ，则该战斗机

的飞行速度大约为多少？

图3－3－1

[思路点拨] 解答本题时应注意以下两点：

(1)飞机与雷达的位置关系；

(2)飞机与雷达的距离与飞机位移的关系。

解析：由题意知荧光屏相邻刻线间的时间间隔t 0＝10－4 s ，(a)图发射波和接收波的时间间隔t 1＝4×10－4 s ，(b)图时间间隔t 2＝1×10－4 s ，所以第一次飞机位置距雷达的距

离为s 1＝c ×t 12＝6.0×104 m ，第二次飞机在雷达正上方，所以飞机高度h ＝c ·t 22

＝1.5×104 m ，所以173 s 内飞机飞行的水平距离为s ＝s 12－h 2＝5.8×104 m ，所以v ＝s t ＝335 m/s 。

答案：335 m/s