高中物理 第3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、传播和接收教师用书 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、传播和接收学 习 目 标知 识 脉 络1.知道电磁波谱以及各组成部分2知道无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线的主要作用(重点、难点)3知道什么样的电磁振荡电路有利于向外发射电磁波(重点)4了解无线电波的调制和发射过程的简单概念，了解调谐、解调及无线电波接收的基本原理(难点)电磁波谱、电磁波的应用 1电磁波谱(1)电磁波谱按电磁波的波长大小的顺序排列成的波谱(2)构成电磁波谱包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线等2几种电磁波的特点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：由小到大真空中波长由左向右，波长变化为：由大到小特性波动性强热效应感光性强化学作用、荧光效应、杀菌穿透力强穿透力最强用途通讯、广播、电视红外遥测、红外摄像、红外制导照明、照相等日光灯、杀菌、治疗皮肤病等检查、探测、透视、治疗探测、治疗1适当的紫外线照射有利于人的身体健康()2医学上用来做人体透视的是红外线()1为什么超远程无线电利用无线电波中的长波波段，而雷达利用微波波段？【提示】根据波的衍射特性，波长越长，越容易绕过障碍物，所以超远程无线电利用长波波段微波波长短，传播时直线性好，雷达正是利用了微波直线传播性好的特点2.红外体温计不用与人体接触便可以迅速测量体温，如图331所示，你知道它的工作原理吗？图331【提示】根据体温越高，辐射红外线越强的原理1对电磁波的理解(1)电磁波是一种物质，像电场、磁场一样它是客观存在的真实物质，是一种物质存在的另一种形式(2)电磁波具有能量，以电磁场的形式存在的能量，也就是说电磁场的能量通过电磁波来传播(3)电磁波不需要其他介质就能传播(4)电磁波能量与频率有关，频率越高，能量越大(5)电磁波在真空中的传播速度是c3.0108 m/s.(6)电磁波能传递信息2各种电磁波共性与个性的比较(1)共性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都遵守公式vf，它们在真空中的传播速度是c3.0108 m/s.它们的传播都不需要介质它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性(2)个性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，速度越小应用范围不同：无线电波用于通信和广播，红外线用于加热和遥感技术，紫外线用于杀菌消毒X射线应用于医学上的X光照片射线检查金属部件的缺陷不同电磁波的产生机理不同无线电波是由LC回路中自由电子的周期性运动产生的，红外线、可见光和紫外线是由原子的外层电子受到激发产生的，X射线是由原子的内层电子受到激发产生的，射线是由原子核受到激发产生的1关于电磁波谱，下列说法中正确的是()AX射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变B射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高C紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射D在电磁波谱中，更容易发生衍射现象的是射线E红外线容易穿透云雾烟尘【解析】X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确；射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故B正确；在电磁波谱中从无线电波到射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越大，波动性越强，越容易发生干涉、衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，故C、D错；红外线波长比可见光长，更容易发生衍射、易穿透云雾烟尘，E正确【答案】ABE2某防空雷达发射的电磁波频率为f3103 MHz，屏幕上尖形波显示，从发射到接收经历时间t0.4 ms，那么被监视的目标到雷达的距离为_ km.该雷达发出的电磁波的波长为_ m.【解析】sct1.2105 m120 km，这是电磁波往返的路程，所以目标到雷达的距离为60 km.由cf可得0.1 m.【答案】600.1雷达侦察问题的解决方法1电磁波在空中的传播速度可认为等于真空中的光速c，根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的时间间隔，可求得侦察距离2根据发射无线电波的方向和仰角，确定被侦察物体的位置3雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内传播距离的一半无线电波的发射、传播和接收 1无线电波的发射(1)有效发射无线电波的条件振荡电路产生的电场和磁场必须分布到广大的开放空间中，即采用开放电路要有足够高的振荡频率，研究表明频率越高，振荡电路向外发射电磁波的本领越大(2)调制载波：用来“运载”信号的高频等幅波调制：把传递的信号“加”到载波上的过程常用的调制方法有调幅和调频两种a调幅：使高频振荡的振幅随信号而变b调频：使高频振荡的频率随信号而变2无线电波的传播与接收(1)地波：沿地球表面空间传播的无线电波(2)天波：依靠电离层的反射来传播的无线电波(3)直线传播：沿直线传播的电磁波叫空间波或视波(4)电磁波的接收原理：电磁波在传播过程中如果遇到导体，会使导体中产生感应电流因此，空中的导体可以用来接收电磁波电谐振与调谐a电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的感应电流最强的现象它与机械振动中的共振类似b调谐：使接收电路中产生电谐振的过程通常说的选台即为调谐过程调谐的基本原理就是电谐振1频率越高，振荡电路发射电磁波本领越大()2电视台可以直接向外发射声音信号()3电视台发射的电磁波都经过了调制()1怎样才能形成开放电路？【提示】在振荡电路中，使电容器变成两条长的直导线，一条深入高空成为天线，另一条接入地下成为地线，形成开放电路2电视中的伴音信号是怎样从电视台发射出去的？【提示】通过“调频”的方法发射3要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是()A增加辐射波的波长B增加辐射波的频率C使振荡电容的正对面积足够小D尽可能使电场和磁场分散开E减小回路中的电容和电感【解析】提高电磁波发射本领(功率)应增大f，电磁场应尽可能扩散到周围空间，形成开放电路f，C，要使f增大，应减小L或C，故正确答案为B、C、E.【答案】BCE4为了把需要传递的信号(图像、声音等)加载到电磁波上发射出去，必须对振荡电流进行_(填“调谐”“调制”或“解调”)【解析】信息(声音或图像等)转化为电信号后，往往由于信号频率低不能直接用来发射，需要把要传递的电信号“加载”到高频电磁波上，这就是调制【答案】调制无线电波的发射及相关问题1无线电波的发射：由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流，用调制器将需要传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去2一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号，都采用调幅波；电台的调频广播和电视中的伴音信号，都采用调频波低频信号类比成货物，高频波类比成运载工具，调制的过程类比成将货物装载到运载工具上