高中物理 第十四章 第4、5節(jié) 電磁波與信息化社會(huì) 電磁波譜課件 新人教版選修34

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1、第第十十四四章章第第4、5節(jié)節(jié)新知預(yù)新知預(yù)習(xí)習(xí)巧設(shè)計(jì)巧設(shè)計(jì)名師課名師課堂堂一點(diǎn)通一點(diǎn)通創(chuàng)新演創(chuàng)新演練練大沖關(guān)大沖關(guān) 隨堂檢測(cè)隨堂檢測(cè)歸納小結(jié)歸納小結(jié) 課下作業(yè)課下作業(yè)綜合提升綜合提升 要點(diǎn)一要點(diǎn)一要點(diǎn)二要點(diǎn)二1. 了解電磁波的應(yīng)用和在科技、經(jīng)濟(jì)、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。社會(huì)發(fā)展中的作用。2.認(rèn)識(shí)電磁波譜，知道光是電磁波。認(rèn)識(shí)電磁波譜，知道光是電磁波。3.了解電磁波各波段的特點(diǎn)和主要用途。了解電磁波各波段的特點(diǎn)和主要用途。 1電磁波與信息化社會(huì)電磁波與信息化社會(huì) (1)電磁波的傳輸：可以通過(guò)電纜、光纜進(jìn)行有線傳電磁波的傳輸：可以通過(guò)電纜、光纜進(jìn)行有線傳輸，也可實(shí)現(xiàn)無(wú)線

2、傳輸。電磁波的頻率輸，也可實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸。電磁波的頻率 ，相同時(shí)間，相同時(shí)間內(nèi)傳遞信息量越大。內(nèi)傳遞信息量越大。越高越高(2)電磁波的應(yīng)用實(shí)例：電磁波的應(yīng)用實(shí)例：電視廣播的發(fā)射和接收過(guò)程：電視廣播的發(fā)射和接收過(guò)程：電信號(hào)電信號(hào)解調(diào)解調(diào)仰角仰角因特網(wǎng)因特網(wǎng) 2電磁波譜電磁波譜 (1)概念：按電磁波的概念：按電磁波的 或或 大小的順序把它們大小的順序把它們排列成的光譜。排列成的光譜。 (2)電磁波譜中，不同波長(zhǎng)電磁波譜中，不同波長(zhǎng)(或頻率或頻率)的電磁波的特點(diǎn)及的電磁波的特點(diǎn)及應(yīng)用對(duì)比：應(yīng)用對(duì)比：波長(zhǎng)波長(zhǎng)頻率頻率電磁電磁波譜波譜無(wú)線無(wú)線電波電波 可見(jiàn)光可見(jiàn)光 X射線射線射線射線頻率頻率由左向右，頻率

3、變化為：由由左向右，頻率變化為：由 到到 真空中真空中波長(zhǎng)波長(zhǎng)由左向右，波長(zhǎng)變化為：由由左向右，波長(zhǎng)變化為：由 到到 紅外線紅外線紫外線紫外線小小大大大大小小電磁電磁波譜波譜無(wú)線電波無(wú)線電波 可見(jiàn)可見(jiàn)光光 X射線射線 射線射線特性特性波動(dòng)波動(dòng)性強(qiáng)性強(qiáng)熱效熱效應(yīng)強(qiáng)應(yīng)強(qiáng)感光感光性強(qiáng)性強(qiáng)化學(xué)作用，化學(xué)作用，熒光作用熒光作用穿透穿透力強(qiáng)力強(qiáng)穿透穿透力力最強(qiáng)最強(qiáng)用途用途通訊通訊廣播、廣播、無(wú)線電無(wú)線電技術(shù)技術(shù)遙測(cè)、加遙測(cè)、加熱、紅外熱、紅外攝像、紅攝像、紅外制導(dǎo)外制導(dǎo)照明、照明、照相照相等等日光燈、日光燈、殺菌、殺菌、治療皮治療皮膚病等膚病等檢查、檢查、探測(cè)、探測(cè)、透視、透視、治療治療探測(cè)、探測(cè)、治療治

4、療紅外線紅外線紫外線紫外線 (3)電磁波的能量：電磁波的能量： 電磁波是一種物質(zhì)，電磁波是一種物質(zhì)， 通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。存在。 電磁波可以被探測(cè)到，表明電磁波具有電磁波可以被探測(cè)到，表明電磁波具有 。 (4)太陽(yáng)輻射的特點(diǎn)：太陽(yáng)輻射的特點(diǎn)： 太陽(yáng)輻射的能量集中在太陽(yáng)輻射的能量集中在 、 和紫外線三個(gè)和紫外線三個(gè)區(qū)域，在眼睛感覺(jué)最敏感的區(qū)域，在眼睛感覺(jué)最敏感的 光附近，輻射的能量最強(qiáng)。光附近，輻射的能量最強(qiáng)。 赫茲赫茲能量能量紅外線紅外線可見(jiàn)光可見(jiàn)光黃綠黃綠1下列說(shuō)法中正確的是下列說(shuō)法中正確的是()A攝像管實(shí)際上是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置攝像管實(shí)際上是一種將

5、光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置B電視機(jī)實(shí)際上是一種將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)的裝置電視機(jī)實(shí)際上是一種將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)的裝置C攝像機(jī)在攝像機(jī)在1 s內(nèi)要傳送內(nèi)要傳送25張畫(huà)面張畫(huà)面D電視機(jī)接收的畫(huà)面是連續(xù)的電視機(jī)接收的畫(huà)面是連續(xù)的解析：解析：通過(guò)攝像管攝到景物的光信號(hào)，再通過(guò)特殊裝置通過(guò)攝像管攝到景物的光信號(hào)，再通過(guò)特殊裝置(掃描掃描)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，在轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，在1 s內(nèi)要傳送內(nèi)要傳送25張畫(huà)面；電視機(jī)通過(guò)顯像管張畫(huà)面；電視機(jī)通過(guò)顯像管將接收到的電信號(hào)再轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，最后還原為圖像和景物，將接收到的電信號(hào)再轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，最后還原為圖像和景物，每秒要接收到每秒要接收到25張畫(huà)面，由于畫(huà)面更換迅速和視覺(jué)

6、暫留，我張畫(huà)面，由于畫(huà)面更換迅速和視覺(jué)暫留，我們感覺(jué)到的便是活動(dòng)的圖像，所以們感覺(jué)到的便是活動(dòng)的圖像，所以A、B、C正確。正確。答案：答案：ABC2關(guān)于電磁波和現(xiàn)代通信，下列敘述不正確的是關(guān)于電磁波和現(xiàn)代通信，下列敘述不正確的是 ()A衛(wèi)星通信是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站，進(jìn)行通信衛(wèi)星通信是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站，進(jìn)行通信B光纖通信具有傳輸信息量大、抗干擾能力強(qiáng)及光能損光纖通信具有傳輸信息量大、抗干擾能力強(qiáng)及光能損 耗小等優(yōu)點(diǎn)耗小等優(yōu)點(diǎn)C電磁波可以在真空中傳播電磁波可以在真空中傳播D電磁波的頻率越高，在真空中傳播的速度越大電磁波的頻率越高，在真空中傳播的速度越大解析：解析：衛(wèi)星通信就是以人

7、造地球衛(wèi)星作為中繼站進(jìn)行通信衛(wèi)星通信就是以人造地球衛(wèi)星作為中繼站進(jìn)行通信的；光纖通信的優(yōu)點(diǎn)是容量大、不受電磁干擾、通信質(zhì)量的；光纖通信的優(yōu)點(diǎn)是容量大、不受電磁干擾、通信質(zhì)量高、傳輸損耗小等；電磁波的傳播不需要介質(zhì)，在真空中高、傳輸損耗小等；電磁波的傳播不需要介質(zhì)，在真空中也可以傳播，它的傳播速度為光速。不同頻率的電磁波，也可以傳播，它的傳播速度為光速。不同頻率的電磁波，在真空中傳播的速度是一樣的。在真空中傳播的速度是一樣的。答案：答案：D3一種電磁波入射到半徑為一種電磁波入射到半徑為1 m的孔上，可發(fā)生明顯的衍的孔上，可發(fā)生明顯的衍 射現(xiàn)象，這種波屬于電磁波譜的區(qū)域是射現(xiàn)象，這種波屬于電磁波譜

8、的區(qū)域是()A射線射線B可見(jiàn)光可見(jiàn)光C無(wú)線電波無(wú)線電波 D紫外線紫外線解析：解析：波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是，障礙物或孔的尺寸波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是，障礙物或孔的尺寸和波長(zhǎng)相差不多或者比波長(zhǎng)更小，電磁波中無(wú)線電波的波和波長(zhǎng)相差不多或者比波長(zhǎng)更小，電磁波中無(wú)線電波的波長(zhǎng)范圍大約在長(zhǎng)范圍大約在102 m以上，而紅外線的波長(zhǎng)范圍在以上，而紅外線的波長(zhǎng)范圍在102106 m，可見(jiàn)光、紫外線的波長(zhǎng)更短，故只有無(wú)線電波才，可見(jiàn)光、紫外線的波長(zhǎng)更短，故只有無(wú)線電波才能發(fā)生明顯的衍射，故正確選項(xiàng)應(yīng)為能發(fā)生明顯的衍射，故正確選項(xiàng)應(yīng)為C。答案：答案：C4(1)各種電磁波在真空中傳播時(shí)，都具有相同的各種電磁波在

9、真空中傳播時(shí)，都具有相同的_。(2)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，一定不發(fā)生改變的是波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，一定不發(fā)生改變的是_。(3)對(duì)于紅外線、紫外線、對(duì)于紅外線、紫外線、X射線和射線和射線來(lái)說(shuō)，最容易發(fā)生射線來(lái)說(shuō)，最容易發(fā)生明顯衍射的是明顯衍射的是_。(4)紅光、橙光、黃光和綠光在同一種均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，紅光、橙光、黃光和綠光在同一種均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，波速最大的是波速最大的是_，最小的是，最小的是_。答案：答案：(1)波速波速(2)頻率頻率(3)紅外線紅外線(4)紅光綠光紅光綠光 1雷達(dá)的原理雷達(dá)的原理 利用電磁波遇到障礙物發(fā)生反射的特性。利用電磁波遇到障礙物發(fā)生反射的特性。 2構(gòu)造及

10、特點(diǎn)構(gòu)造及特點(diǎn) 一般由天線系統(tǒng)、發(fā)射裝置、接收裝置、輸出裝置一般由天線系統(tǒng)、發(fā)射裝置、接收裝置、輸出裝置(顯示器顯示器)、電源、用于控制雷達(dá)工作和處理信號(hào)的計(jì)算機(jī)、電源、用于控制雷達(dá)工作和處理信號(hào)的計(jì)算機(jī)以及防干擾設(shè)備等構(gòu)成。以及防干擾設(shè)備等構(gòu)成。 (1)雷達(dá)既是無(wú)線電波的發(fā)射端，又是無(wú)線電波的接收端；雷達(dá)既是無(wú)線電波的發(fā)射端，又是無(wú)線電波的接收端； (2)雷達(dá)使用的無(wú)線電波是直線性好、反射性能強(qiáng)的微波雷達(dá)使用的無(wú)線電波是直線性好、反射性能強(qiáng)的微波波段；波段； (3)雷達(dá)發(fā)射的是不連續(xù)的無(wú)線電波，即脈沖，每次發(fā)射雷達(dá)發(fā)射的是不連續(xù)的無(wú)線電波，即脈沖，每次發(fā)射時(shí)間短于時(shí)間短于1 s，兩次發(fā)射的時(shí)

11、間間隔約為，兩次發(fā)射的時(shí)間間隔約為0.1 ms； (4)障礙物的距離等情況都由顯示器直接顯示出來(lái)。障礙物的距離等情況都由顯示器直接顯示出來(lái)。 3應(yīng)用應(yīng)用 探測(cè)飛機(jī)、導(dǎo)彈等軍事目標(biāo)；可以用于導(dǎo)航；天文學(xué)上探測(cè)飛機(jī)、導(dǎo)彈等軍事目標(biāo)；可以用于導(dǎo)航；天文學(xué)上研究星體；在氣象上可以用于探測(cè)臺(tái)風(fēng)、雷雨、烏云。研究星體；在氣象上可以用于探測(cè)臺(tái)風(fēng)、雷雨、烏云。 1某一戰(zhàn)斗機(jī)正以一定的速度朝雷達(dá)的正上方水平勻某一戰(zhàn)斗機(jī)正以一定的速度朝雷達(dá)的正上方水平勻速飛行，已知雷達(dá)發(fā)射相鄰兩次電磁波之間的時(shí)間間隔為速飛行，已知雷達(dá)發(fā)射相鄰兩次電磁波之間的時(shí)間間隔為5104 s，某時(shí)刻在雷達(dá)熒光屏上顯示的波形如圖，某時(shí)刻在雷達(dá)

12、熒光屏上顯示的波形如圖1441(a)所示，所示，t173 s后雷達(dá)向正上方發(fā)射和接收的波形如后雷達(dá)向正上方發(fā)射和接收的波形如圖圖(b)所示，雷達(dá)監(jiān)視相鄰刻線間表示的時(shí)間間隔為所示，雷達(dá)監(jiān)視相鄰刻線間表示的時(shí)間間隔為104 s，電磁波的傳播速度為電磁波的傳播速度為c3108 m/s，則該戰(zhàn)斗機(jī)的飛行速，則該戰(zhàn)斗機(jī)的飛行速度大約為多少？度大約為多少？圖圖1441 答案答案335 m/s 雷達(dá)偵察問(wèn)題的解決方法：雷達(dá)偵察問(wèn)題的解決方法： 電磁波在空中的傳播可認(rèn)為等于真空中的光速電磁波在空中的傳播可認(rèn)為等于真空中的光速c，由，由波速、波長(zhǎng)和頻率三者間的關(guān)系可求得頻率。根據(jù)雷達(dá)波速、波長(zhǎng)和頻率三者間的關(guān)

13、系可求得頻率。根據(jù)雷達(dá)熒光屏上發(fā)射波形和反射波形間的間隔，即可求得偵察熒光屏上發(fā)射波形和反射波形間的間隔，即可求得偵察距離，為此反射波必須在下一個(gè)發(fā)射波發(fā)出前到達(dá)雷達(dá)距離，為此反射波必須在下一個(gè)發(fā)射波發(fā)出前到達(dá)雷達(dá)接收器。可見(jiàn)，雷達(dá)的最大偵察距離應(yīng)等于電磁波在雷接收器?？梢?jiàn)，雷達(dá)的最大偵察距離應(yīng)等于電磁波在雷達(dá)發(fā)射相鄰兩個(gè)脈沖的間隔時(shí)間內(nèi)傳播距離的一半。達(dá)發(fā)射相鄰兩個(gè)脈沖的間隔時(shí)間內(nèi)傳播距離的一半。 1共性共性 (1)它們?cè)诒举|(zhì)上都是電磁波，它們的行為服從相同它們?cè)诒举|(zhì)上都是電磁波，它們的行為服從相同的規(guī)律，各波段之間的區(qū)別并沒(méi)有絕對(duì)的意義。的規(guī)律，各波段之間的區(qū)別并沒(méi)有絕對(duì)的意義。 (2)都

14、遵守公式都遵守公式vf，它們?cè)谡婵罩械膫鞑ニ俣榷?，它們?cè)谡婵罩械膫鞑ニ俣榷际鞘莄3.0108 m/s。 (3)它們的傳播都不需要介質(zhì)。它們的傳播都不需要介質(zhì)。 (4)它們都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。它們都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。 2個(gè)性個(gè)性 (1)不同電磁波的頻率或波長(zhǎng)不同，表現(xiàn)出不同的特不同電磁波的頻率或波長(zhǎng)不同，表現(xiàn)出不同的特性，波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長(zhǎng)越短穿透性，波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長(zhǎng)越短穿透能力越強(qiáng)。能力越強(qiáng)。 (2)同頻率的電磁波，在不同介質(zhì)中速度不同。不同同頻率的電磁波，在不同介質(zhì)中速度不同。不同頻率的電磁波，在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，頻

15、率越大折射率頻率的電磁波，在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率越大折射率越大，速度越小。越大，速度越小。(3)產(chǎn)生機(jī)理不同：產(chǎn)生機(jī)理不同：無(wú)線電波無(wú)線電波振蕩電路中電子周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生振蕩電路中電子周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生紅處線、可見(jiàn)紅處線、可見(jiàn)光和紫外線光和紫外線原子的外層電子激發(fā)后產(chǎn)生原子的外層電子激發(fā)后產(chǎn)生X射線射線原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生射線射線原子核受激發(fā)后產(chǎn)生原子核受激發(fā)后產(chǎn)生 (4)用途不同：用途不同： 無(wú)線電波用于通信和廣播，紅外線用于加熱和遙感技無(wú)線電波用于通信和廣播，紅外線用于加熱和遙感技術(shù)，紫外線用于殺菌消毒，術(shù)，紫外線用于殺菌消毒，X射線應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的射線應(yīng)用于醫(yī)

16、學(xué)上的X光照光照片，片， 射線用于檢查金屬部件的缺陷等。射線用于檢查金屬部件的缺陷等。 名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛X射線與射線與 射線都具有穿透能力，但射線都具有穿透能力，但射線的穿透能力最強(qiáng)，射線的穿透能力最強(qiáng)，X射線能穿透人體，通常用作人體射線能穿透人體，通常用作人體透視，而透視，而 射線可以穿過(guò)幾厘米厚的鉛板，可以作探測(cè)金射線可以穿過(guò)幾厘米厚的鉛板，可以作探測(cè)金屬內(nèi)部缺陷的射線。屬內(nèi)部缺陷的射線。 2關(guān)于電磁波譜，下列說(shuō)法中正確的是關(guān)于電磁波譜，下列說(shuō)法中正確的是 () AX射線對(duì)生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過(guò)量的射線對(duì)生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過(guò)量的X射線輻射會(huì)射線輻射會(huì)引起生物體的病變引起生物體的病變

17、B 射線是波長(zhǎng)最短的電磁波，它比射線是波長(zhǎng)最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高射線的頻率還要高 C紫外線比紫光更容易發(fā)生干涉和衍射紫外線比紫光更容易發(fā)生干涉和衍射 D在電磁波譜中，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是在電磁波譜中，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是 射線射線 審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)解答本題應(yīng)注意以下兩個(gè)方面：解答本題應(yīng)注意以下兩個(gè)方面： (1)各種電磁波的用途。各種電磁波的用途。 (2)不同波段電磁波的波長(zhǎng)及特點(diǎn)。不同波段電磁波的波長(zhǎng)及特點(diǎn)。 解析解析X射線對(duì)生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過(guò)量的射線對(duì)生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過(guò)量的X射射線輻射會(huì)引起生物體的病變，故線輻射會(huì)引起生物體的病變，故A正確。正確。 射線是波長(zhǎng)最短射線是波長(zhǎng)最短的電磁波，它比的電磁波，它比X射線的頻率還要高射線的頻率還要高 ，故，故B正確。在電磁正確。在電磁波譜中從無(wú)線電波到波譜中從無(wú)線電波到 射線，波長(zhǎng)逐漸減小，頻率逐漸增射線，波長(zhǎng)逐漸減小，頻率逐漸增大，而波長(zhǎng)越大，波動(dòng)性越明顯，故大，而波長(zhǎng)越大，波動(dòng)性越明顯，故C、D均錯(cuò)誤。均錯(cuò)誤。 答案答案AB