2018-2019学年高中物理 第14章 电磁波 14.4-14.5 电磁波与信息化社会 电磁波谱课件 新人教版选修3-4.ppt

4电磁波与信息化社会5电磁波谱 一 电磁波与信息化社会1 电磁波的传输 电磁波可以通过电缆 光缆进行有线传输 也可实现无线传输 电磁波的频率 相同时间内传递的信息量越大 越高 2 电磁波的应用实例 1 电视 摄像机采集图像信号 在1s内要传送 幅画面 电视接收机也以相同的 在荧光屏上显现这些画面 便实现了影像的传递和再现 2 雷达 利用无线电波来测定物体 和速度的无线电设备 25 速率 位置 3 移动电话 指通信双方至少有一方可以 进行信息交换的通信方式 4 移动电话 也是利用电磁波来传输信息的 自由移动 因特网 二 电磁波谱把各种电磁波按波长或频率的大小顺序排列起来 就组成了电磁波谱 按照波长从长到短依次排列为无线电波 可见光 射线 不同的电磁波由于具有不同的 波长 才具有不同的特性 红外线 紫外线 X射线 频率 1 无线电波 波长大于1mm 频率小于300GHz 的电磁波是无线电波 主要用于 和广播 2 红外线 它是一种光波 它的波长比无线电波短 比可见光长 不能引起人的视觉 所有物体都发射 热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射 主要应用于加热或红外摄影 通信 红外线 强 3 可见光 可见光的波长为760 400nm 分为红 橙 黄 绿 青 蓝 紫七种颜色 不同颜色的光波长 频率 4 紫外线 波长范围为5 370nm 不能引起人的视觉 紫外线具有 作用 应用于杀菌消毒 还有较强的荧光效应 用来激发荧光物质发光 不同 化学 5 X射线和 射线 1 X射线 频率比紫外线还高 又叫 伦琴射线 穿透力 用来检查工业部件的内部有无裂纹或气孔 医学上用于 2 射线 波长最短的电磁辐射 具有很高的 穿透能力更强 主要应用有 医学上具有治疗作用 工业上具有探测作用 较强 透射 能量 6 电磁波传递 电磁波是一种物质 7 太阳辐射 太阳辐射中不仅含有可见光 还有无线电波 红外线 紫外线 X射线 射线 其能量主要集中在 和 三个区域 可见光中主要以黄光附近的光最强 这也是人眼最敏感的区域 这应该是自然万物的绝妙与和谐吧 能量 可见光 红外线 紫外线 预习诊断 1 请判断下列说法的正误 1 可见光比无线电波传递信息的本领更强 2 雷达只能测定物体的位置 3 各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是 射线 4 红外线有显著的热效应 紫外线有显著的化学作用 5 X射线的穿透本领比 射线更强 6 低温物体不能辐射红外线 提示 1 可见光的频率比无线电波的频率高 频率越高的电磁波在相同时间内传递的信息量越大 2 雷达不仅可以测定物体的位置 还可以测定物体的速度 3 干涉和衍射现象是光的波动性的体现 波长越长 越容易产生 而 射线波长最短 4 红外线有显著的热效应 紫外线有显著的化学作用 5 频率越高 穿透本领越强 6 一切物体都能辐射红外线 2 多选 在下列说法中符合实际的是 A 医院里常用X射线对病房和手术室消毒B 医院里常用紫外线对病房和手术室消毒C 在人造卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力D 所有物体都发射红外线 解析 选B D 紫外线有较强的化学作用 可以杀菌消毒 故医院里常用紫外线对病房和手术室消毒 选项A错 B对 在人造卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透能力 选项C错 所有物体都在发射红外线 选项D对 3 太阳风暴袭击地球时 不仅会影响通信 威胁卫星 而且会破坏臭氧层 臭氧层作为地球的保护伞 是因为臭氧能吸收太阳辐射中 A 波长较短的可见光B 波长较长的可见光C 波长较短的紫外线D 波长较长的红外线 解析 选C 臭氧层的主要作用就是吸收由太阳射向地球的紫外线 从而有效地对地球上的动植物起保护作用 作为人类 保护臭氧层就是保护我们自己 故正确的选项是C 4 多选 雷达采用微波的原因是 A 微波具有很高的频率B 微波具有直线传播的特性C 微波的反射性强D 微波比其他无线电波 长波 中波 短波等 传播的距离更远 解析 选A B C 雷达采用微波 是利用微波的频率高 不容易发生衍射 具有很好的直线传播的特性和反射性强的特点 所以选项A B C均正确 微波传播的距离不一定比无线电波的长波 中波 短波段远 故选项D错误 知识点一电磁波与信息化社会探究导入 无线电视和雷达都用到了电磁波 但两者又有何不同 提示 无线电视利用了电磁波可以传递信息的特点 雷达则利用了电磁波可以发生反射的特点 归纳总结 1 电视广播的发射和接收过程 2 雷达的工作原理 雷达利用微波遇到障碍物的反射现象来测定物体位置 根据发射无线电波到接收反射波的时间t 确定障碍物的距离s 再根据发射无线电波的方向和仰角 确定障碍物的位置 典题过关 典例 多选 雷达是利用无线电波的回波来探测目标方向和距离的一种装置 雷达的天线犹如喊话筒 能使电脉冲的能量集中向某一方向发射 接收机的作用则与人耳相仿 用以接收雷达发射机所发出电脉冲的回波 测速雷达主要是利用多普勒效应原理 可由回波的频率改变数值 计算出目标与雷达的相对速度 以下说法正确的是 A 雷达发射的是不连续的电磁波B 雷达用的是微波波段的无线电波C 目标离雷达天线而去时 反射信号频率将高于发射信号频率D 目标向雷达天线靠近时 反射信号频率将高于发射信号频率 正确解答 选A B D 雷达发射的是不连续的电磁波 采用微波进行发射 根据多普勒效应 当目标离雷达天线而去时反射信号频率低于发射信号频率 当目标向雷达天线靠近时反射信号频率高于发射信号频率 故选项A B D对 选项C错 过关训练 1 2018 南京高二检测 目前雷达发出的电磁波频率多在200 1000MHz的范围内 下列关于电磁波的说法正确的是 A 真空中 上述频率范围的电磁波的波长在30 150m之间B 电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C 波长越短的电磁波 越容易绕过障碍物 便于远距离传播D 测出从发射无线电波到接收反射回来的无线电波的时间 就可以确定障碍物的距离 解析 选D 据 电磁波频率在200MHz至1000MHz的范围内 则电磁波的波长范围在0 3m至1 5m之间 故A错误 电磁波的产生是依据麦克斯韦的电磁场理论 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 故B错误 波长越长的电磁波 越容易绕过障碍物 便于远距离传播 波长越短的电磁波 越容易反射 故选项C错误 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 4s 某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图甲所示 t 173s后雷达向正上方发射和接收的波形如图乙所示 雷达监视相邻刻线间表示的时间间隔为10 4s 电磁波的传播速度为c 3 108m s 则该战斗机的飞行速度大约为多少 解析 由题意知荧光屏相邻刻线间的时间间隔t0 10 4s 甲图发射波和接收波的时间间隔t1 4 10 4s 乙图时间间隔t2 1 10 4s 所以 第一次战斗机距雷达的距离为s1 c 6 0 104m 第二次战斗机在雷达正上方 所以 战斗机的高度h c 1 5 104m 故173s内战斗机飞行的水平距离为s 5 8 104m 所以 v 335m s 答案 335m s 补偿训练 1 在电视发射端 由摄像管摄取景物并将景物反射的光转化为电信号 这一过程完成了 A 光 电转化B 电 光转化C 光 电 光转化D 电 光 电转化 解析 选A 摄像管的摄像过程把光信号转化成了电信号 即把一幅图象按照各个部分的明暗情况 逐点地变为强弱不同的信号电流 然后通过天线把带有信号的电磁波发射出去 故选项A正确 选项B C D错误 2 一个雷达向远处发射无线电波 每次发射的时间为1 s 两次发射的时间间隔为100 s 在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示 已知图中刻度ab bc 则障碍物与雷达之间的距离是多大 解析 图中a和c处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的 b处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来的无线电波时出现的 由ab bc可知 无线电波从发射到返回所用时间为50 s 设雷达离障碍物的距离为s 无线电波来回时间为t 波速为c 由2s ct得 s 7 5 103m 答案 7 5 103m 知识点二各种电磁波的特性探究导入 电磁波的种类很多 如无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 射线 但不同的电磁波有着不同的应用 这是由什么决定的呢 提示 不同的电磁波有着不同的特性 不同的特性决定了不同的应用 归纳总结 1 共性 1 它们在本质上都是电磁波 它们遵循相同的规律 各波段之间的区别并没有绝对的意义 2 都遵守公式v f 它们在真空中的传播速度都是c 3 0 108m 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 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传播速度不同 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 产生机理不同 4 用途不同 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 射线用于检查金属部件的缺陷等 特别提醒 1 各种电磁波的共同方面 在真空中的传播速度相同 传播时都不需要介质 都能发生反射 折射 衍射 干涉现象 2 各种电磁波的不同方面 不同的电磁波波长和频率不同 在不同介质中的传播速度不同 产生机理不同 特性不同 典题过关 典例 2016 天津高考 我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星 它标志着我国雷达研究又创新的里程碑 米波雷达发射无线电波的波长在1 10m范围内 则对该无线电波的判断正确的是 A 米波的频率比厘米波频率高B 和机械波一样须靠介质传播C 同光波一样会发生反射现象D 不可能产生干涉和衍射现象 正确解答 选C 由v f知 波的波长越长频率越低 故米波的频率比厘米波频率低 选项A错误 机械波的传播需要能够传播机械振动的介质 而电磁波可以在真空中传播 选项B错误 电磁波具有波的一切特性 能够发生反射 折射 干涉 衍射等现象 故选项C正确 选项D错误 过关训练 1 2018 杭州高二检测 在烤箱中能看见一种淡红色的光 下列关于这种光的说法中正确的是 A 是电热丝发出的红外线B 是电热丝发出的红光C 主要是利用这种光为食物加热D 给食物加热的是比这种光波长更短的电磁波 解析 选B 烤箱中的电热丝发出的光是可见的红光 起加热作用的主要是波长较长的红外线 而不是红光 故正确选项为B 2 验钞机发出的光能使钞票上的荧光物质发光 电视机 空调的遥控器发出的光能控制电视机 空调的工作状态 对于它们发出的光 以下判断正确的是 A 它们发出的都是红外线B 它们发出的都是紫外线C 验钞机发出的是红外线 遥控器发出的是紫外线D 验钞机发出的是紫外线 遥控器发出的是红外线 解析 选D 紫外线有较强的荧光作用 能使荧光物质发出荧光 故验钞机发出的是紫外线 红外线波长较长 容易发生衍射 故能很方便地遥控家用电器 D正确 补偿训练 1 关于电磁波的应用 下列说法正确的是 A 医院中透视和照相用的是可见光B 太阳辐射的能量大部分集中在可见光附近的区域C 光和电磁波的性质完全不同D 振荡电路产生的电磁波是紫外线 解析 选B X射线穿透力较强 在医院中常用来做透视和照相 选项A错误 太阳辐射的大部分能量集中在可见光附近的区域 选项B正确 光本质上是电磁波 选项C错 振荡电路产生的电磁波是无线电波 选项D错 2 一种电磁波入射到半径为1m的孔上 可发生明显的衍射现象 这种波属于电磁波谱的哪个区域 A 可见光B 射线C 无线电波D 紫外线 解析 选C 一种波发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸大小跟波长差不多或比波长还要小 电磁波中的无线电波波长大约是104 10 2m 红外线波长大约是10 2 10 3m 可见光 紫外线 射线的波长更短 所以只有无线电波才符合条件 3 下列说法正确的是 A 只有物体温度较高时才能向外辐射红外线B 紫外线的主要作用是热作用C 可见光比红外线容易发生衍射现象D X射线穿透力较强 可用来进行人体透视 解析 选D 任何物体都向外辐射红外线 选项A错 紫外线的作用主要有化学作用和荧光作用 选项B错 可见光比红外线波长短 不容易发生衍射 选项C错 X射线穿透力较强 可用来进行人体透视 选项D正确 拓展例题 考查内容 电磁波的危害 典例 电磁波给人们的生活带来日新月异变化的同时 也带来了电磁污染 长期使用如图所示的通讯装置 会对人体健康产生影响的是 正确解答 选C 移动电话是通过电磁波来传递信息的 长期使用会对人体的健康产生影响 摇柄电话 拨号电话 按键电话都是通过导线中的电流进行信息传播的 没有电磁波的污染 故选C 答案速填 LC 高 开放 电场 磁场 光速