物理 第三章 電磁振蕩 電磁波 3 電磁波譜 電磁波的應(yīng)用 4 無線電波的發(fā)射、傳播和接收 教科版選修3-4

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1、3電磁波譜電磁波的應(yīng)用4無線電波的發(fā)射、傳播和接收 第三章電磁振蕩電磁波 學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解電磁波各波段的特性和主要作用.2.了解電磁波的應(yīng)用和在科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展中的作用.3.了解有效地發(fā)射電磁波的兩個(gè)條件.4.了解調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)諧、電諧振在電磁波發(fā)射、接收過程中的作用.內(nèi)容索引重點(diǎn)探究啟迪思維 探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過關(guān)自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ)自主預(yù)習(xí)一、電磁波譜電磁波的應(yīng)用一、電磁波譜電磁波的應(yīng)用1.電磁波譜：按電磁波的 大小的順序把它們排列成譜，叫電磁波譜.2.電磁波譜按頻率由小到大的順序排列為：_.3.不同電磁波的特點(diǎn)及應(yīng)用(1)無線電波：波長從幾毫米到幾十千米的電磁波，主

2、要用于 、廣播及其他信號(hào)傳播.波長(或頻率)無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線通信(2)紅外線波長位于微波和 之間的電磁波.波長范圍在760106 nm.應(yīng)用： 、加熱、紅外線遙感. (3)紫外線波長范圍為60400 nm，不能直接引起視覺.應(yīng)用： 、 、有助于人體合成維生素D.(4)X射線波長比 還短的電磁波.特點(diǎn)：穿透能力很強(qiáng).應(yīng)用：可用于檢查工件內(nèi)部、 人體.可見光遙控滅菌消毒防偽紫外線透視(5)射線比 波長更短的電磁波，波長范圍為107102 nm.特點(diǎn)：穿透能力比 更強(qiáng).應(yīng)用：工業(yè)上進(jìn)行探傷；醫(yī)學(xué)上用來治療某些疾病.X射線X射線二、無線電波的發(fā)射、傳播和接收二、無線電波的

3、發(fā)射、傳播和接收1.無線電波的發(fā)射(1)要有效地發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有如下特點(diǎn)：第一，振蕩電路產(chǎn)生的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分布到廣大的 空間中，才能有效地把電磁場(chǎng)的能量傳播出去.第二，要有 的振蕩頻率.(2)載波：用來“ ”信號(hào)的高頻等幅波.(3)調(diào)制：把傳遞的信號(hào)“加”到 上的過程.分類調(diào)幅：使高頻振蕩的 隨信號(hào)而變.調(diào)頻：使高頻振蕩的 隨信號(hào)而變. 開放足夠高運(yùn)載載波振幅頻率2.無線電波的傳播(1)地波：沿地球 空間傳播的無線電波.適用于能夠繞過地面障礙物的 、 和 波. 和 不宜用地波傳播.(2)天波：依靠電離層的反射來傳播的無線電波.適用于不易吸收和穿過電離層而易被電離層反射的短波.實(shí)驗(yàn)

4、證明：微波易穿過電離層進(jìn)入太空，長波易被電離層吸收.(3)直線傳播：沿直線傳播的電磁波，叫做空間波或視波.適用于微波.表面長波中波中短短波微波3.無線電波的接收(1)接收原理電磁波在傳播過程中如果遇到導(dǎo)體，會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生 .因此空中的導(dǎo)體可以用來接收 .(2)電磁諧振(電諧振)當(dāng)振蕩電路的固有頻率跟傳播來的電磁波的頻率 時(shí)，電路中激起的感應(yīng)電流 .(3)調(diào)諧使接收電路產(chǎn)生 的過程.調(diào)諧電路：能夠調(diào)諧的接收電路.感應(yīng)電流電磁波相等最強(qiáng)電諧振即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)各種電磁波中最容易表現(xiàn)出干涉和衍射現(xiàn)象的是射線.()(2)X射線的穿透本領(lǐng)比射線更強(qiáng).()(3)低溫物體不能輻射紅外

5、線.()(4)調(diào)制就是將低頻信號(hào)變成高頻信號(hào)，再放大后直接發(fā)射出去.()(5)當(dāng)處于電諧振時(shí)，只有被接收的電磁波才能在接收電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流.()答案重點(diǎn)探究一、電磁波譜及電磁波的應(yīng)用導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究電磁波在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用相當(dāng)廣泛，請(qǐng)你列舉出下列電磁波的應(yīng)用實(shí)例：無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和射線.答案答案無線電波：收音機(jī)；微波：電視機(jī)；紅外線：電烤箱；可見光：人可看到的五彩繽紛的世界；紫外線：紫外線消毒燈；X射線：X光透視機(jī)；射線：射線探傷.答案知識(shí)深化知識(shí)深化不同電磁波的特性及應(yīng)用不同電磁波的特性及應(yīng)用電磁波譜無線電波紅外線可見光紫外線X射線射線頻率由左向右，頻率變化

6、為由小到大真空中的波長由左向右，波長變化為由長到短特性波動(dòng)性強(qiáng)熱效應(yīng)強(qiáng) 感光性強(qiáng)化學(xué)作用、熒光效應(yīng)強(qiáng)穿透力強(qiáng)穿透力最強(qiáng)用途通信、廣播、天體物理研究遙控、遙測(cè)、加熱、紅外攝像、紅外制導(dǎo)照明、照相等日光燈、殺菌、防偽、治療皮膚病等檢查、探測(cè)、透視、治療探測(cè)、治療解析解析電磁波譜中的電磁波在本質(zhì)上是完全相同的，只是波長或頻率不同而已.其中最長波長是最短波長的1021倍以上.例例1(多選)關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是A.波長不同的電磁波在本質(zhì)上完全相同B.電磁波的波長若差異太大則會(huì)出現(xiàn)本質(zhì)不同的現(xiàn)象C.電磁波譜的頻帶很寬D.電磁波的波長很短，所以電磁波的頻帶很窄答案解析解析解析X光機(jī)是用來透視人體內(nèi)

7、部器官的，因此需要具有較強(qiáng)穿透力的電磁波，但又不能對(duì)人體造成太大的傷害，因此采用了穿透能力比較強(qiáng)又不會(huì)給人體造成太大的傷害的X射線，故選擇D.例例2下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運(yùn)用的物理現(xiàn)象，請(qǐng)將相應(yīng)的字母填寫在運(yùn)用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上.(1)X光機(jī)， .A.光的全反射B.紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用C.紫外線具有殺菌消毒作用D.X射線有很強(qiáng)的貫穿力E.紅外線具有顯著的熱效應(yīng)F.紅外線波長較長，易發(fā)生衍射答案解析D解析解析紫外線燈主要是用來殺菌的，因此它應(yīng)用的是紫外線的殺菌作用而非熒光作用，故選擇C.(2)紫外線燈， .A.光的全反射B.紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用C.紫外線具有殺菌

8、消毒作用D.X射線有很強(qiáng)的貫穿力E.紅外線具有顯著的熱效應(yīng)F.紅外線波長較長，易發(fā)生衍射答案解析C解析解析“神燈”又稱紅外線燈，主要是用于促進(jìn)局部血液循環(huán)，它利用的是紅外線的熱效應(yīng)，使人體局部受熱，血液循環(huán)加快，故選擇E.(3)理療醫(yī)用“神燈”照射傷口，可使傷口愈合得較好.這里的“神燈”是利用 .A.光的全反射B.紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用C.紫外線具有殺菌消毒作用D.X射線有很強(qiáng)的貫穿力E.紅外線具有顯著的熱效應(yīng)F.紅外線波長較長，易發(fā)生衍射答案解析E二、無線電波的發(fā)射、傳播和接收導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究1.將兩根鋁管固定在感應(yīng)圈的兩極上，另兩根鋁管接微安表頭并固定在絕緣手柄上，如圖1所示.(1)接通

9、感應(yīng)圈電源，把手柄上兩鋁管平行靠近感應(yīng)圈上的兩鋁管，你看到了什么現(xiàn)象？為什么？答案答案微安表頭指針偏轉(zhuǎn)，這說明絕緣手柄上的鋁管接收到了電磁波.答案圖1(2)當(dāng)把感應(yīng)圈兩極上的鋁管拆掉后，把手柄靠近感應(yīng)圈有什么現(xiàn)象？為什么？答案答案沒有裝鋁管時(shí)，微安表頭指針不偏轉(zhuǎn)，說明絕緣手柄上的鋁管沒有接收到電磁波.因?yàn)榘l(fā)射電磁波要有天線.答案2.按圖2甲，用兩個(gè)萊頓瓶(附矩形發(fā)射框和帶氖泡的矩形接收框)、感應(yīng)圈和直流電源連成電路.如圖乙所示，發(fā)射框上的銅球與萊頓瓶上的銅球相距約12 cm，氖泡兩端分別接萊頓瓶的內(nèi)壁和外壁金屬箔.感應(yīng)圈高壓加在銅球和萊頓瓶上，使銅球間發(fā)生火花放電.調(diào)節(jié)接收框上的可移動(dòng)的豎直金

10、屬滑動(dòng)桿，使它從最右端慢慢向左移動(dòng)，觀察接收框上的氖泡發(fā)光有什么變化？并說明產(chǎn)生這種變化的原因.答案圖2答案答案在滑動(dòng)桿向左滑動(dòng)的過程中，氖泡先變亮后變暗，當(dāng)矩形接收框與發(fā)射框的大小差不多時(shí)氖泡最亮.當(dāng)兩框大小相等時(shí)，兩框的電感接近相等，與萊頓瓶組成的LC振蕩電路的固有頻率接近相同，發(fā)射電路與接收電路發(fā)生電諧振，接收框接收到的信號(hào)最強(qiáng)，所以氖泡最亮.知識(shí)深化知識(shí)深化1.無線電波的發(fā)射、傳播和接收過程無線電波的發(fā)射、傳播和接收過程2.對(duì)概念的理解對(duì)概念的理解(1)“調(diào)幅”和“調(diào)頻”都是調(diào)制過程，解調(diào)是調(diào)制的逆過程.(2)電諧振就是電磁振蕩中的“共振”.(3)調(diào)諧與電諧振不同，電諧振是一個(gè)物理現(xiàn)象

11、，而調(diào)諧則是一個(gè)操作過程. 解析解析要增大無線電波向空間發(fā)射電磁波的能力，必須提高其振蕩頻率，即減小L或減小C，要減小L，可通過減小線圈匝數(shù)、向外抽鐵芯的方法；要減小C，可采用增大板間距、減小極板正對(duì)面積、減小介電常數(shù)的辦法.故B正確.例例3為了增大無線電臺(tái)向空間發(fā)射無線電波的能力，對(duì)LC振蕩電路的結(jié)構(gòu)可采用下列哪些措施A.增大電容器極板的正對(duì)面積B.增大電容器極板的間距C.增大電感線圈的匝數(shù)D.提高供電電壓答案解析答案答案改變可變電容器C2的電容，使得C2為50 pF1.78 MHz例例4在如圖3所示的電路中，C1200 pF，L140 H，L2160 H，怎樣才能使回路2與回路1發(fā)生電諧振

12、？發(fā)生電諧振的頻率是多少？答案解析圖3解析解析發(fā)生電諧振時(shí)兩電路的固有頻率相同.為使回路發(fā)生電諧振，可以改變可變電容器C2的電容，使f2f1，達(dá)標(biāo)檢測(cè)1234解析解析電磁波譜按波長從長到短的排列順序依次是無線電波紅外線可見光(紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫)紫外線X射線射線，由此可知B、C、D選項(xiàng)正確.1.(電磁波譜電磁波譜)(多選)在電磁波中，波長按從長到短排列的是A.無線電波、可見光、紅外線B.無線電波、可見光、射線C.紅光、黃光、綠光D.紫外線、X射線、射線答案解析12342.(電磁波的特性及應(yīng)用電磁波的特性及應(yīng)用)電磁波在生活中有著廣泛的應(yīng)用.不同波長的電磁波具有不同的特性，因此也有不同的

13、應(yīng)用.下列器材與其所應(yīng)用的電磁波對(duì)應(yīng)關(guān)系不正確的是A.雷達(dá)無線電波B.手機(jī)X射線C.紫外消毒柜紫外線D.遙控器紅外線答案解析1234解析解析雷達(dá)是利用了無線電波中的微波來測(cè)距的，故A正確；手機(jī)采用的是無線電波，X射線對(duì)人體有很大的輻射，不能用于通信，故B錯(cuò)誤；紫外線具有很強(qiáng)的消毒作用，故C正確；紅外線可以用于遙控器，故D正確.1234解析解析在電磁波的發(fā)射過程中，一定要對(duì)低頻輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，把傳輸信號(hào)加到高頻電流上.為了有效地向外發(fā)射電磁波，必須使用開放電路，A、C、D正確.而產(chǎn)生電諧振是在接收過程中，B錯(cuò)誤.3.(電磁波的發(fā)射電磁波的發(fā)射)(多選)關(guān)于電磁波的發(fā)射過程，下列說法正確的是A.

14、必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制B.必須使信號(hào)產(chǎn)生電諧振C.必須把傳輸信號(hào)加到高頻電流上D.必須使用開放回路答案解析12344.(電磁波的接收電磁波的接收)一臺(tái)收音機(jī)可接收中波、短波兩個(gè)波段的無線電波，打開收音機(jī)后蓋，在磁棒上能看到兩組線圈，其中一組是用細(xì)線密繞匝數(shù)多的線圈，另一組是用粗線疏繞匝數(shù)少的線圈，由此可以判斷A.匝數(shù)多的電感大，使調(diào)諧電路的固有頻率較小，故用于接收中波B.匝數(shù)多的電感小，使調(diào)諧電路的固有頻率較大，故用于接收短波C.匝數(shù)少的電感小，使調(diào)諧電路的固有頻率較小，故用于接收中波D.匝數(shù)少的電感大，使調(diào)諧電路的固有頻率較大，故用于接收短波答案解析1234解析解析根據(jù)匝數(shù)多密繞的線圈電感大、匝數(shù)少疏繞的線圈電感小，可排除B、D選項(xiàng)；根據(jù)T 電感越大，回路固有頻率越小，可排除C選項(xiàng)；根據(jù)cf，頻率越小，波長越長，故用細(xì)線密繞匝數(shù)多的線圈可用于接收中波，可知A選項(xiàng)是正確的.