物理 第三章 电磁振荡 电磁波 3 电磁波谱 电磁波的应用 4 无线电波的发射、传播和接收 教科版选修3-4

3电磁波谱电磁波的应用4无线电波的发射、传播和接收 第三章电磁振荡电磁波 学习目标1.了解电磁波各波段的特性和主要作用.2.了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用.3.了解有效地发射电磁波的两个条件.4.了解调制、调幅、调谐、电谐振在电磁波发射、接收过程中的作用.内容索引重点探究启迪思维 探究重点达标检测检测评价 达标过关自主预习预习新知 夯实基础自主预习一、电磁波谱电磁波的应用一、电磁波谱电磁波的应用1.电磁波谱：按电磁波的 大小的顺序把它们排列成谱，叫电磁波谱.2.电磁波谱按频率由小到大的顺序排列为：_.3.不同电磁波的特点及应用(1)无线电波：波长从几毫米到几十千米的电磁波，主要用于 、广播及其他信号传播.波长(或频率)无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线通信(2)红外线波长位于微波和 之间的电磁波.波长范围在760106 nm.应用： 、加热、红外线遥感. (3)紫外线波长范围为60400 nm，不能直接引起视觉.应用： 、 、有助于人体合成维生素D.(4)X射线波长比 还短的电磁波.特点：穿透能力很强.应用：可用于检查工件内部、 人体.可见光遥控灭菌消毒防伪紫外线透视(5)射线比 波长更短的电磁波，波长范围为107102 nm.特点：穿透能力比 更强.应用：工业上进行探伤；医学上用来治疗某些疾病.X射线X射线二、无线电波的发射、传播和接收二、无线电波的发射、传播和接收1.无线电波的发射(1)要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下特点：第一，振荡电路产生的电场和磁场必须分布到广大的 空间中，才能有效地把电磁场的能量传播出去.第二，要有 的振荡频率.(2)载波：用来“ ”信号的高频等幅波.(3)调制：把传递的信号“加”到 上的过程.分类调幅：使高频振荡的 随信号而变.调频：使高频振荡的 随信号而变. 开放足够高运载载波振幅频率2.无线电波的传播(1)地波：沿地球 空间传播的无线电波.适用于能够绕过地面障碍物的 、 和 波. 和 不宜用地波传播.(2)天波：依靠电离层的反射来传播的无线电波.适用于不易吸收和穿过电离层而易被电离层反射的短波.实验证明：微波易穿过电离层进入太空，长波易被电离层吸收.(3)直线传播：沿直线传播的电磁波，叫做空间波或视波.适用于微波.表面长波中波中短短波微波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，会在导体中产生 .因此空中的导体可以用来接收 .(2)电磁谐振(电谐振)当振荡电路的固有频率跟传播来的电磁波的频率 时，电路中激起的感应电流 .(3)调谐使接收电路产生 的过程.调谐电路：能够调谐的接收电路.感应电流电磁波相等最强电谐振即学即用即学即用判断下列说法的正误.(1)各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是射线.()(2)X射线的穿透本领比射线更强.()(3)低温物体不能辐射红外线.()(4)调制就是将低频信号变成高频信号，再放大后直接发射出去.()(5)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.()答案重点探究一、电磁波谱及电磁波的应用导学探究导学探究电磁波在我们日常生活中应用相当广泛，请你列举出下列电磁波的应用实例：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和射线.答案答案无线电波：收音机；微波：电视机；红外线：电烤箱；可见光：人可看到的五彩缤纷的世界；紫外线：紫外线消毒灯；X射线：X光透视机；射线：射线探伤.答案知识深化知识深化不同电磁波的特性及应用不同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射线射线频率由左向右，频率变化为由小到大真空中的波长由左向右，波长变化为由长到短特性波动性强热效应强 感光性强化学作用、荧光效应强穿透力强穿透力最强用途通信、广播、天体物理研究遥控、遥测、加热、红外摄像、红外制导照明、照相等日光灯、杀菌、防伪、治疗皮肤病等检查、探测、透视、治疗探测、治疗解析解析电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的，只是波长或频率不同而已.其中最长波长是最短波长的1021倍以上.例例1(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是A.波长不同的电磁波在本质上完全相同B.电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象C.电磁波谱的频带很宽D.电磁波的波长很短，所以电磁波的频带很窄答案解析解析解析X光机是用来透视人体内部器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害的X射线，故选择D.例例2下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象，请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上.(1)X光机， .A.光的全反射B.紫外线具有很强的荧光作用C.紫外线具有杀菌消毒作用D.X射线有很强的贯穿力E.红外线具有显著的热效应F.红外线波长较长，易发生衍射答案解析D解析解析紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，故选择C.(2)紫外线灯， .A.光的全反射B.紫外线具有很强的荧光作用C.紫外线具有杀菌消毒作用D.X射线有很强的贯穿力E.红外线具有显著的热效应F.红外线波长较长，易发生衍射答案解析C解析解析“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，故选择E.(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好.这里的“神灯”是利用 .A.光的全反射B.紫外线具有很强的荧光作用C.紫外线具有杀菌消毒作用D.X射线有很强的贯穿力E.红外线具有显著的热效应F.红外线波长较长，易发生衍射答案解析E二、无线电波的发射、传播和接收导学探究导学探究1.将两根铝管固定在感应圈的两极上，另两根铝管接微安表头并固定在绝缘手柄上，如图1所示.(1)接通感应圈电源，把手柄上两铝管平行靠近感应圈上的两铝管，你看到了什么现象？为什么？答案答案微安表头指针偏转，这说明绝缘手柄上的铝管接收到了电磁波.答案图1(2)当把感应圈两极上的铝管拆掉后，把手柄靠近感应圈有什么现象？为什么？答案答案没有装铝管时，微安表头指针不偏转，说明绝缘手柄上的铝管没有接收到电磁波.因为发射电磁波要有天线.答案2.按图2甲，用两个莱顿瓶(附矩形发射框和带氖泡的矩形接收框)、感应圈和直流电源连成电路.如图乙所示，发射框上的铜球与莱顿瓶上的铜球相距约12 cm，氖泡两端分别接莱顿瓶的内壁和外壁金属箔.感应圈高压加在铜球和莱顿瓶上，使铜球间发生火花放电.调节接收框上的可移动的竖直金属滑动杆，使它从最右端慢慢向左移动，观察接收框上的氖泡发光有什么变化？并说明产生这种变化的原因.答案图2答案答案在滑动杆向左滑动的过程中，氖泡先变亮后变暗，当矩形接收框与发射框的大小差不多时氖泡最亮.当两框大小相等时，两框的电感接近相等，与莱顿瓶组成的LC振荡电路的固有频率接近相同，发射电路与接收电路发生电谐振，接收框接收到的信号最强，所以氖泡最亮.知识深化知识深化1.无线电波的发射、传播和接收过程无线电波的发射、传播和接收过程2.对概念的理解对概念的理解(1)“调幅”和“调频”都是调制过程，解调是调制的逆过程.(2)电谐振就是电磁振荡中的“共振”.(3)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. 解析解析要增大无线电波向空间发射电磁波的能力，必须提高其振荡频率，即减小L或减小C，要减小L，可通过减小线圈匝数、向外抽铁芯的方法；要减小C，可采用增大板间距、减小极板正对面积、减小介电常数的办法.故B正确.例例3为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力，对LC振荡电路的结构可采用下列哪些措施A.增大电容器极板的正对面积B.增大电容器极板的间距C.增大电感线圈的匝数D.提高供电电压答案解析答案答案改变可变电容器C2的电容，使得C2为50 pF1.78 MHz例例4在如图3所示的电路中，C1200 pF，L140 H，L2160 H，怎样才能使回路2与回路1发生电谐振？发生电谐振的频率是多少？答案解析图3解析解析发生电谐振时两电路的固有频率相同.为使回路发生电谐振，可以改变可变电容器C2的电容，使f2f1，达标检测1234解析解析电磁波谱按波长从长到短的排列顺序依次是无线电波红外线可见光(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)紫外线X射线射线，由此可知B、C、D选项正确.1.(电磁波谱电磁波谱)(多选)在电磁波中，波长按从长到短排列的是A.无线电波、可见光、红外线B.无线电波、可见光、射线C.红光、黄光、绿光D.紫外线、X射线、射线答案解析12342.(电磁波的特性及应用电磁波的特性及应用)电磁波在生活中有着广泛的应用.不同波长的电磁波具有不同的特性，因此也有不同的应用.下列器材与其所应用的电磁波对应关系不正确的是A.雷达无线电波B.手机X射线C.紫外消毒柜紫外线D.遥控器红外线答案解析1234解析解析雷达是利用了无线电波中的微波来测距的，故A正确；手机采用的是无线电波，X射线对人体有很大的辐射，不能用于通信，故B错误；紫外线具有很强的消毒作用，故C正确；红外线可以用于遥控器，故D正确.1234解析解析在电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制，把传输信号加到高频电流上.为了有效地向外发射电磁波，必须使用开放电路，A、C、D正确.而产生电谐振是在接收过程中，B错误.3.(电磁波的发射电磁波的发射)(多选)关于电磁波的发射过程，下列说法正确的是A.必须对信号进行调制B.必须使信号产生电谐振C.必须把传输信号加到高频电流上D.必须使用开放回路答案解析12344.(电磁波的接收电磁波的接收)一台收音机可接收中波、短波两个波段的无线电波，打开收音机后盖，在磁棒上能看到两组线圈，其中一组是用细线密绕匝数多的线圈，另一组是用粗线疏绕匝数少的线圈，由此可以判断A.匝数多的电感大，使调谐电路的固有频率较小，故用于接收中波B.匝数多的电感小，使调谐电路的固有频率较大，故用于接收短波C.匝数少的电感小，使调谐电路的固有频率较小，故用于接收中波D.匝数少的电感大，使调谐电路的固有频率较大，故用于接收短波答案解析1234解析解析根据匝数多密绕的线圈电感大、匝数少疏绕的线圈电感小，可排除B、D选项；根据T 电感越大，回路固有频率越小，可排除C选项；根据cf，频率越小，波长越长，故用细线密绕匝数多的线圈可用于接收中波，可知A选项是正确的.