高中物理 第十四章 第4、5節(jié) 電磁波與信息化社會 電磁波譜課件 新人教版選修34

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1、第第十十四四章章第第4、5節(jié)節(jié)新知預(yù)新知預(yù)習(xí)習(xí)巧設(shè)計巧設(shè)計名師課名師課堂堂一點通一點通創(chuàng)新演創(chuàng)新演練練大沖關(guān)大沖關(guān) 隨堂檢測隨堂檢測歸納小結(jié)歸納小結(jié) 課下作業(yè)課下作業(yè)綜合提升綜合提升 要點一要點一要點二要點二1. 了解電磁波的應(yīng)用和在科技、經(jīng)濟、了解電磁波的應(yīng)用和在科技、經(jīng)濟、 社會發(fā)展中的作用。社會發(fā)展中的作用。2.認識電磁波譜，知道光是電磁波。認識電磁波譜，知道光是電磁波。3.了解電磁波各波段的特點和主要用途。了解電磁波各波段的特點和主要用途。 1電磁波與信息化社會電磁波與信息化社會 (1)電磁波的傳輸：可以通過電纜、光纜進行有線傳電磁波的傳輸：可以通過電纜、光纜進行有線傳輸，也可實現(xiàn)無線

2、傳輸。電磁波的頻率輸，也可實現(xiàn)無線傳輸。電磁波的頻率 ，相同時間，相同時間內(nèi)傳遞信息量越大。內(nèi)傳遞信息量越大。越高越高(2)電磁波的應(yīng)用實例：電磁波的應(yīng)用實例：電視廣播的發(fā)射和接收過程：電視廣播的發(fā)射和接收過程：電信號電信號解調(diào)解調(diào)仰角仰角因特網(wǎng)因特網(wǎng) 2電磁波譜電磁波譜 (1)概念：按電磁波的概念：按電磁波的 或或 大小的順序把它們大小的順序把它們排列成的光譜。排列成的光譜。 (2)電磁波譜中，不同波長電磁波譜中，不同波長(或頻率或頻率)的電磁波的特點及的電磁波的特點及應(yīng)用對比：應(yīng)用對比：波長波長頻率頻率電磁電磁波譜波譜無線無線電波電波 可見光可見光 X射線射線射線射線頻率頻率由左向右，頻率

3、變化為：由由左向右，頻率變化為：由 到到 真空中真空中波長波長由左向右，波長變化為：由由左向右，波長變化為：由 到到 紅外線紅外線紫外線紫外線小小大大大大小小電磁電磁波譜波譜無線電波無線電波 可見可見光光 X射線射線 射線射線特性特性波動波動性強性強熱效熱效應(yīng)強應(yīng)強感光感光性強性強化學(xué)作用，化學(xué)作用，熒光作用熒光作用穿透穿透力強力強穿透穿透力力最強最強用途用途通訊通訊廣播、廣播、無線電無線電技術(shù)技術(shù)遙測、加遙測、加熱、紅外熱、紅外攝像、紅攝像、紅外制導(dǎo)外制導(dǎo)照明、照明、照相照相等等日光燈、日光燈、殺菌、殺菌、治療皮治療皮膚病等膚病等檢查、檢查、探測、探測、透視、透視、治療治療探測、探測、治療治

4、療紅外線紅外線紫外線紫外線 (3)電磁波的能量：電磁波的能量： 電磁波是一種物質(zhì)，電磁波是一種物質(zhì)， 通過實驗證實了電磁波的通過實驗證實了電磁波的存在。存在。 電磁波可以被探測到，表明電磁波具有電磁波可以被探測到，表明電磁波具有 。 (4)太陽輻射的特點：太陽輻射的特點： 太陽輻射的能量集中在太陽輻射的能量集中在 、 和紫外線三個和紫外線三個區(qū)域，在眼睛感覺最敏感的區(qū)域，在眼睛感覺最敏感的 光附近，輻射的能量最強。光附近，輻射的能量最強。 赫茲赫茲能量能量紅外線紅外線可見光可見光黃綠黃綠1下列說法中正確的是下列說法中正確的是()A攝像管實際上是一種將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置攝像管實際上是一種將

5、光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置B電視機實際上是一種將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘柕难b置電視機實際上是一種將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘柕难b置C攝像機在攝像機在1 s內(nèi)要傳送內(nèi)要傳送25張畫面張畫面D電視機接收的畫面是連續(xù)的電視機接收的畫面是連續(xù)的解析：解析：通過攝像管攝到景物的光信號，再通過特殊裝置通過攝像管攝到景物的光信號，再通過特殊裝置(掃描掃描)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，在轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺? s內(nèi)要傳送內(nèi)要傳送25張畫面；電視機通過顯像管張畫面；電視機通過顯像管將接收到的電信號再轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?，最后還原為圖像和景物，將接收到的電信號再轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?，最后還原為圖像和景物，每秒要接收到每秒要接收到25張畫面，由于畫面更換迅速和視覺

6、暫留，我張畫面，由于畫面更換迅速和視覺暫留，我們感覺到的便是活動的圖像，所以們感覺到的便是活動的圖像，所以A、B、C正確。正確。答案：答案：ABC2關(guān)于電磁波和現(xiàn)代通信，下列敘述不正確的是關(guān)于電磁波和現(xiàn)代通信，下列敘述不正確的是 ()A衛(wèi)星通信是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站，進行通信衛(wèi)星通信是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站，進行通信B光纖通信具有傳輸信息量大、抗干擾能力強及光能損光纖通信具有傳輸信息量大、抗干擾能力強及光能損 耗小等優(yōu)點耗小等優(yōu)點C電磁波可以在真空中傳播電磁波可以在真空中傳播D電磁波的頻率越高，在真空中傳播的速度越大電磁波的頻率越高，在真空中傳播的速度越大解析：解析：衛(wèi)星通信就是以人

7、造地球衛(wèi)星作為中繼站進行通信衛(wèi)星通信就是以人造地球衛(wèi)星作為中繼站進行通信的；光纖通信的優(yōu)點是容量大、不受電磁干擾、通信質(zhì)量的；光纖通信的優(yōu)點是容量大、不受電磁干擾、通信質(zhì)量高、傳輸損耗小等；電磁波的傳播不需要介質(zhì)，在真空中高、傳輸損耗小等；電磁波的傳播不需要介質(zhì)，在真空中也可以傳播，它的傳播速度為光速。不同頻率的電磁波，也可以傳播，它的傳播速度為光速。不同頻率的電磁波，在真空中傳播的速度是一樣的。在真空中傳播的速度是一樣的。答案：答案：D3一種電磁波入射到半徑為一種電磁波入射到半徑為1 m的孔上，可發(fā)生明顯的衍的孔上，可發(fā)生明顯的衍 射現(xiàn)象，這種波屬于電磁波譜的區(qū)域是射現(xiàn)象，這種波屬于電磁波譜

8、的區(qū)域是()A射線射線B可見光可見光C無線電波無線電波 D紫外線紫外線解析：解析：波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是，障礙物或孔的尺寸波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是，障礙物或孔的尺寸和波長相差不多或者比波長更小，電磁波中無線電波的波和波長相差不多或者比波長更小，電磁波中無線電波的波長范圍大約在長范圍大約在102 m以上，而紅外線的波長范圍在以上，而紅外線的波長范圍在102106 m，可見光、紫外線的波長更短，故只有無線電波才，可見光、紫外線的波長更短，故只有無線電波才能發(fā)生明顯的衍射，故正確選項應(yīng)為能發(fā)生明顯的衍射，故正確選項應(yīng)為C。答案：答案：C4(1)各種電磁波在真空中傳播時，都具有相同的各種電磁波在

9、真空中傳播時，都具有相同的_。(2)波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)，一定不發(fā)生改變的是波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)，一定不發(fā)生改變的是_。(3)對于紅外線、紫外線、對于紅外線、紫外線、X射線和射線和射線來說，最容易發(fā)生射線來說，最容易發(fā)生明顯衍射的是明顯衍射的是_。(4)紅光、橙光、黃光和綠光在同一種均勻介質(zhì)中傳播時，紅光、橙光、黃光和綠光在同一種均勻介質(zhì)中傳播時，波速最大的是波速最大的是_，最小的是，最小的是_。答案：答案：(1)波速波速(2)頻率頻率(3)紅外線紅外線(4)紅光綠光紅光綠光 1雷達的原理雷達的原理 利用電磁波遇到障礙物發(fā)生反射的特性。利用電磁波遇到障礙物發(fā)生反射的特性。 2構(gòu)造及

10、特點構(gòu)造及特點 一般由天線系統(tǒng)、發(fā)射裝置、接收裝置、輸出裝置一般由天線系統(tǒng)、發(fā)射裝置、接收裝置、輸出裝置(顯示器顯示器)、電源、用于控制雷達工作和處理信號的計算機、電源、用于控制雷達工作和處理信號的計算機以及防干擾設(shè)備等構(gòu)成。以及防干擾設(shè)備等構(gòu)成。 (1)雷達既是無線電波的發(fā)射端，又是無線電波的接收端；雷達既是無線電波的發(fā)射端，又是無線電波的接收端； (2)雷達使用的無線電波是直線性好、反射性能強的微波雷達使用的無線電波是直線性好、反射性能強的微波波段；波段； (3)雷達發(fā)射的是不連續(xù)的無線電波，即脈沖，每次發(fā)射雷達發(fā)射的是不連續(xù)的無線電波，即脈沖，每次發(fā)射時間短于時間短于1 s，兩次發(fā)射的時

11、間間隔約為，兩次發(fā)射的時間間隔約為0.1 ms； (4)障礙物的距離等情況都由顯示器直接顯示出來。障礙物的距離等情況都由顯示器直接顯示出來。 3應(yīng)用應(yīng)用 探測飛機、導(dǎo)彈等軍事目標(biāo)；可以用于導(dǎo)航；天文學(xué)上探測飛機、導(dǎo)彈等軍事目標(biāo)；可以用于導(dǎo)航；天文學(xué)上研究星體；在氣象上可以用于探測臺風(fēng)、雷雨、烏云。研究星體；在氣象上可以用于探測臺風(fēng)、雷雨、烏云。 1某一戰(zhàn)斗機正以一定的速度朝雷達的正上方水平勻某一戰(zhàn)斗機正以一定的速度朝雷達的正上方水平勻速飛行，已知雷達發(fā)射相鄰兩次電磁波之間的時間間隔為速飛行，已知雷達發(fā)射相鄰兩次電磁波之間的時間間隔為5104 s，某時刻在雷達熒光屏上顯示的波形如圖，某時刻在雷達

12、熒光屏上顯示的波形如圖1441(a)所示，所示，t173 s后雷達向正上方發(fā)射和接收的波形如后雷達向正上方發(fā)射和接收的波形如圖圖(b)所示，雷達監(jiān)視相鄰刻線間表示的時間間隔為所示，雷達監(jiān)視相鄰刻線間表示的時間間隔為104 s，電磁波的傳播速度為電磁波的傳播速度為c3108 m/s，則該戰(zhàn)斗機的飛行速，則該戰(zhàn)斗機的飛行速度大約為多少？度大約為多少？圖圖1441 答案答案335 m/s 雷達偵察問題的解決方法：雷達偵察問題的解決方法： 電磁波在空中的傳播可認為等于真空中的光速電磁波在空中的傳播可認為等于真空中的光速c，由，由波速、波長和頻率三者間的關(guān)系可求得頻率。根據(jù)雷達波速、波長和頻率三者間的關(guān)

13、系可求得頻率。根據(jù)雷達熒光屏上發(fā)射波形和反射波形間的間隔，即可求得偵察熒光屏上發(fā)射波形和反射波形間的間隔，即可求得偵察距離，為此反射波必須在下一個發(fā)射波發(fā)出前到達雷達距離，為此反射波必須在下一個發(fā)射波發(fā)出前到達雷達接收器?？梢?，雷達的最大偵察距離應(yīng)等于電磁波在雷接收器?？梢姡走_的最大偵察距離應(yīng)等于電磁波在雷達發(fā)射相鄰兩個脈沖的間隔時間內(nèi)傳播距離的一半。達發(fā)射相鄰兩個脈沖的間隔時間內(nèi)傳播距離的一半。 1共性共性 (1)它們在本質(zhì)上都是電磁波，它們的行為服從相同它們在本質(zhì)上都是電磁波，它們的行為服從相同的規(guī)律，各波段之間的區(qū)別并沒有絕對的意義。的規(guī)律，各波段之間的區(qū)別并沒有絕對的意義。 (2)都

14、遵守公式都遵守公式vf，它們在真空中的傳播速度都，它們在真空中的傳播速度都是是c3.0108 m/s。 (3)它們的傳播都不需要介質(zhì)。它們的傳播都不需要介質(zhì)。 (4)它們都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。它們都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。 2個性個性 (1)不同電磁波的頻率或波長不同，表現(xiàn)出不同的特不同電磁波的頻率或波長不同，表現(xiàn)出不同的特性，波長越長越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長越短穿透性，波長越長越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長越短穿透能力越強。能力越強。 (2)同頻率的電磁波，在不同介質(zhì)中速度不同。不同同頻率的電磁波，在不同介質(zhì)中速度不同。不同頻率的電磁波，在同一種介質(zhì)中傳播時，頻

15、率越大折射率頻率的電磁波，在同一種介質(zhì)中傳播時，頻率越大折射率越大，速度越小。越大，速度越小。(3)產(chǎn)生機理不同：產(chǎn)生機理不同：無線電波無線電波振蕩電路中電子周期性運動產(chǎn)生振蕩電路中電子周期性運動產(chǎn)生紅處線、可見紅處線、可見光和紫外線光和紫外線原子的外層電子激發(fā)后產(chǎn)生原子的外層電子激發(fā)后產(chǎn)生X射線射線原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生射線射線原子核受激發(fā)后產(chǎn)生原子核受激發(fā)后產(chǎn)生 (4)用途不同：用途不同： 無線電波用于通信和廣播，紅外線用于加熱和遙感技無線電波用于通信和廣播，紅外線用于加熱和遙感技術(shù)，紫外線用于殺菌消毒，術(shù)，紫外線用于殺菌消毒，X射線應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的射線應(yīng)用于醫(yī)

16、學(xué)上的X光照光照片，片， 射線用于檢查金屬部件的缺陷等。射線用于檢查金屬部件的缺陷等。 名師點睛名師點睛X射線與射線與 射線都具有穿透能力，但射線都具有穿透能力，但射線的穿透能力最強，射線的穿透能力最強，X射線能穿透人體，通常用作人體射線能穿透人體，通常用作人體透視，而透視，而 射線可以穿過幾厘米厚的鉛板，可以作探測金射線可以穿過幾厘米厚的鉛板，可以作探測金屬內(nèi)部缺陷的射線。屬內(nèi)部缺陷的射線。 2關(guān)于電磁波譜，下列說法中正確的是關(guān)于電磁波譜，下列說法中正確的是 () AX射線對生命物質(zhì)有較強的作用，過量的射線對生命物質(zhì)有較強的作用，過量的X射線輻射會射線輻射會引起生物體的病變引起生物體的病變

17、B 射線是波長最短的電磁波，它比射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高射線的頻率還要高 C紫外線比紫光更容易發(fā)生干涉和衍射紫外線比紫光更容易發(fā)生干涉和衍射 D在電磁波譜中，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是在電磁波譜中，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是 射線射線 審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)解答本題應(yīng)注意以下兩個方面：解答本題應(yīng)注意以下兩個方面： (1)各種電磁波的用途。各種電磁波的用途。 (2)不同波段電磁波的波長及特點。不同波段電磁波的波長及特點。 解析解析X射線對生命物質(zhì)有較強的作用，過量的射線對生命物質(zhì)有較強的作用，過量的X射射線輻射會引起生物體的病變，故線輻射會引起生物體的病變，故A正確。正確。 射線是波長最短射線是波長最短的電磁波，它比的電磁波，它比X射線的頻率還要高射線的頻率還要高 ，故，故B正確。在電磁正確。在電磁波譜中從無線電波到波譜中從無線電波到 射線，波長逐漸減小，頻率逐漸增射線，波長逐漸減小，頻率逐漸增大，而波長越大，波動性越明顯，故大，而波長越大，波動性越明顯，故C、D均錯誤。均錯誤。 答案答案AB