2018-2019版高中物理 第三章 電磁振蕩 電磁波 3 電磁波譜 電磁波的應(yīng)用 4 無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射、傳播和接收課件 教科版選修3-4.ppt

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1、3 電磁波譜 電磁波的應(yīng)用 4 無(wú)線(xiàn)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(guò)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(guò)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 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：______________________

2、___ ______________________. 3.不同電磁波的特點(diǎn)及應(yīng)用 (1)無(wú)線(xiàn)電波：波長(zhǎng)從幾毫米到幾十千米的電磁波，主要用于 、廣播及其他信號(hào)傳播.,波長(zhǎng)(或頻率),無(wú)線(xiàn)電波、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、,紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)、γ射線(xiàn),通信,(2)紅外線(xiàn) ①波長(zhǎng)位于微波和 之間的電磁波.波長(zhǎng)范圍在760～106 nm. ②應(yīng)用： 、加熱、紅外線(xiàn)遙感. (3)紫外線(xiàn) ①波長(zhǎng)范圍為60～400 nm，不能直接引起視覺(jué). ②應(yīng)用： 、 、有助于人體合成維生素D. (4)X射線(xiàn) ①波長(zhǎng)比 還短的電磁波. ②特點(diǎn)：穿透能力很強(qiáng). ③應(yīng)用：可用于檢查工件內(nèi)部、 人體.,可見(jiàn)光

3、,遙控,滅菌消毒,防偽,紫外線(xiàn),透視,(5)γ射線(xiàn) ①比 波長(zhǎng)更短的電磁波，波長(zhǎng)范圍為10－7～10－2 nm. ②特點(diǎn)：穿透能力比 更強(qiáng). ③應(yīng)用：工業(yè)上進(jìn)行探傷；醫(yī)學(xué)上用來(lái)治療某些疾病.,X射線(xiàn),X射線(xiàn),二、無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射、傳播和接收 1.無(wú)線(xiàn)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(lái)“ ”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(guò)程.,分類(lèi),調(diào)幅：使高頻振蕩的 隨信號(hào)而變. 調(diào)頻：使

4、高頻振蕩的 隨信號(hào)而變.,,開(kāi)放,足夠高,運(yùn)載,載波,振幅,頻率,2.無(wú)線(xiàn)電波的傳播 (1)地波：沿地球 空間傳播的無(wú)線(xiàn)電波. 適用于能夠繞過(guò)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(lái)傳播的無(wú)線(xiàn)電波. 適用于不易吸收和穿過(guò)電離層而易被電離層反射的短波. 實(shí)驗(yàn)證明：微波易穿過(guò)電離層進(jìn)入太空，長(zhǎng)波易被電離層吸收. (3)直線(xiàn)傳播：沿直線(xiàn)傳播的電磁波，叫做空間波或視波.適用于微波.,表面,長(zhǎng)波,中波,中短,短波,微波,3.無(wú)線(xiàn)電波的接收 (1)接收原理 電磁波在傳播過(guò)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(lái)接收

5、 . (2)電磁諧振(電諧振) 當(dāng)振蕩電路的固有頻率跟傳播來(lái)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(guò)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] 判斷下列說(shuō)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γ射線(xiàn).( ) (2)X射線(xiàn)的穿透本領(lǐng)比γ射線(xiàn)更強(qiáng).( ) (3)低溫物體不能輻射紅外線(xiàn).( ) (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

6、及電磁波的應(yīng)用,[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(wú)線(xiàn)電波、微波、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)和γ射線(xiàn).,答案 無(wú)線(xiàn)電波：收音機(jī)；微波：電視機(jī)；紅外線(xiàn)：電烤箱；可見(jiàn)光：人可看到的五彩繽紛的世界；紫外線(xiàn)：紫外線(xiàn)消毒燈；X射線(xiàn)：X光透視機(jī)；γ射線(xiàn)：γ射線(xiàn)探傷.,答案,[知識(shí)深化] 不同電磁波的特性及應(yīng)用,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(zhǎng)或頻率不同而已.其中最長(zhǎng)波長(zhǎng)是最短波長(zhǎng)的1021倍以上.,例1 (多選)關(guān)于電磁波譜，下列說(shuō)法正確的是 A.波長(zhǎng)不同的電磁波在本質(zhì)上完全相同 B.電磁波的波長(zhǎng)若差異太大則會(huì)出現(xiàn)本質(zhì)不同的現(xiàn)象 C

7、.電磁波譜的頻帶很寬 D.電磁波的波長(zhǎng)很短，所以電磁波的頻帶很窄,√,√,答案,解析,解析 X光機(jī)是用來(lái)透視人體內(nèi)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(xiàn)，故選擇D.,例2 下面列出一些醫(yī)療器械的名稱(chēng)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(xiě)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(xiàn)具有很強(qiáng)的熒光作用 C.紫外線(xiàn)具有殺菌消毒作用 D.X射線(xiàn)有很強(qiáng)的貫穿力 E.紅外線(xiàn)具有顯著的熱效應(yīng) F.紅外線(xiàn)波長(zhǎng)較長(zhǎng)，易發(fā)生衍射,答案,解析,D,解析 紫外線(xiàn)燈主要是用來(lái)殺

8、菌的，因此它應(yīng)用的是紫外線(xiàn)的殺菌作用而非熒光作用，故選擇C.,(2)紫外線(xiàn)燈， . A.光的全反射 B.紫外線(xiàn)具有很強(qiáng)的熒光作用 C.紫外線(xiàn)具有殺菌消毒作用 D.X射線(xiàn)有很強(qiáng)的貫穿力 E.紅外線(xiàn)具有顯著的熱效應(yīng) F.紅外線(xiàn)波長(zhǎng)較長(zhǎng)，易發(fā)生衍射,答案,解析,C,解析 “神燈”又稱(chēng)紅外線(xiàn)燈，主要是用于促進(jìn)局部血液循環(huán)，它利用的是紅外線(xiàn)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(xiàn)具有很強(qiáng)的熒光作用 C.紫外線(xiàn)具有殺菌消毒作用 D.X射線(xiàn)有很強(qiáng)的貫穿力 E.紅外線(xiàn)具有顯著的熱效應(yīng) F.紅

9、外線(xiàn)波長(zhǎng)較長(zhǎng)，易發(fā)生衍射,答案,解析,E,二、無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射、傳播和接收,[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 微安表頭指針偏轉(zhuǎn)，這說(shuō)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 沒(méi)有裝鋁管時(shí)，微安表頭指針不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明絕緣手柄上的鋁管沒(méi)有接收到電磁波.因?yàn)榘l(fā)射電磁波要有天線(xiàn).,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

10、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1～2 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(shuō)明產(chǎn)生這種變化的原因.,答案,圖2,答案 在滑動(dòng)桿向左滑動(dòng)的過(guò)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] 1.無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射、傳播和接

11、收過(guò)程,2.對(duì)概念的理解 (1)“調(diào)幅”和“調(diào)頻”都是調(diào)制過(guò)程，解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)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，而調(diào)諧則是一個(gè)操作過(guò)程.,解析 要增大無(wú)線(xiàn)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(guò)減小線(xiàn)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3 為了增大無(wú)線(xiàn)電臺(tái)向空間發(fā)射無(wú)線(xiàn)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(xiàn)圈的匝數(shù) D.提高供電電壓,√,答案

12、,解析,答案 改變可變電容器C2的電容，使得C2為50 pF 1.78 MHz,例4 在如圖3所示的電路中，C1＝200 pF，L1＝40 μH，L2＝160 μH，怎樣才能使回路2與回路1發(fā)生電諧振？發(fā)生電諧振的頻率是多少？,答案,解析,圖3,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f2＝f1，,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1,2,3,4,解析 電磁波譜按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短的排列順序依次是無(wú)線(xiàn)電波→紅外線(xiàn)→可見(jiàn)光(紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫)→紫外線(xiàn)→X射線(xiàn)→γ射線(xiàn)，由此可知B、C、D選項(xiàng)正確.,1.(電磁波譜)(多選)在電磁波中，波長(zhǎng)按從長(zhǎng)到短排列的是 A.無(wú)線(xiàn)

13、電波、可見(jiàn)光、紅外線(xiàn) B.無(wú)線(xiàn)電波、可見(jiàn)光、γ射線(xiàn) C.紅光、黃光、綠光 D.紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)、γ射線(xiàn),√,√,答案,解析,√,1,2,3,4,2.(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(zhǎng)的電磁波具有不同的特性，因此也有不同的應(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(wú)線(xiàn)電波 B.手機(jī)——X射線(xiàn) C.紫外消毒柜——紫外線(xiàn) D.遙控器——紅外線(xiàn),√,答案,解析,1,2,3,4,解析 雷達(dá)是利用了無(wú)線(xiàn)電波中的微波來(lái)測(cè)距的，故A正確； 手機(jī)采用的是無(wú)線(xiàn)電波，X射線(xiàn)對(duì)人體有很大的輻射，不能用于通信，故B錯(cuò)誤； 紫外線(xiàn)具有很強(qiáng)的消毒作用，故C正確； 紅外線(xiàn)可以用于

14、遙控器，故D正確.,1,2,3,4,解析 在電磁波的發(fā)射過(guò)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(kāi)放電路，A、C、D正確. 而產(chǎn)生電諧振是在接收過(guò)程中，B錯(cuò)誤.,3.(電磁波的發(fā)射)(多選)關(guān)于電磁波的發(fā)射過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是 A.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(kāi)放回路,√,√,答案,解析,√,1,2,3,4,4.(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(wú)線(xiàn)電波，打開(kāi)收音機(jī)后蓋，在磁棒上能看到兩組線(xiàn)圈，其中一組是用細(xì)線(xiàn)密繞匝數(shù)多的線(xiàn)圈，另一組是用粗線(xiàn)疏繞匝數(shù)少的線(xiàn)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,√,1,2,3,4,解析 根據(jù)匝數(shù)多密繞的線(xiàn)圈電感大、匝數(shù)少疏繞的線(xiàn)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)c＝fλ，頻率越小，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，故用細(xì)線(xiàn)密繞匝數(shù)多的線(xiàn)圈可用于接收中波，可知A選項(xiàng)是正確的.,