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)線電波的發(fā)射、傳播和接收課件 教科版選修34

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1、3電磁波譜電磁波的應(yīng)用4無(wú)線電波的發(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)自主預(yù)習(xí)一、電磁波譜電磁波的應(yīng)用一、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：_.3.不同電磁波的特點(diǎn)及應(yīng)用(1)無(wú)線電波：波長(zhǎng)從幾毫米到幾十千米的電

2、磁波，主要用于 、廣播及其他信號(hào)傳播.波長(zhǎng)(或頻率)無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、射線通信(2)紅外線波長(zhǎng)位于微波和 之間的電磁波.波長(zhǎng)范圍在760106 nm.應(yīng)用： 、加熱、紅外線遙感. (3)紫外線波長(zhǎng)范圍為60400 nm，不能直接引起視覺(jué).應(yīng)用： 、 、有助于人體合成維生素D.(4)X射線波長(zhǎng)比 還短的電磁波.特點(diǎn)：穿透能力很強(qiáng).應(yīng)用：可用于檢查工件內(nèi)部、 人體.可見(jiàn)光遙控滅菌消毒防偽紫外線透視(5)射線比 波長(zhǎng)更短的電磁波，波長(zhǎng)范圍為107102 nm.特點(diǎn)：穿透能力比 更強(qiáng).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X射線二、無(wú)線電波的發(fā)射、傳播和接收二、無(wú)

3、線電波的發(fā)射、傳播和接收1.無(wú)線電波的發(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)線電波的傳播(1)地波：沿地球 空間傳播的無(wú)線電波.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

4、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)直線傳播：沿直線傳播的電磁波，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 .(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)象的是射線.()(2)X射線的穿透本領(lǐng)比射線更強(qiáng).()(3)低溫物體不能

5、輻射紅外線.()(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)探究重點(diǎn)探究一、電磁波譜及電磁波的應(yīng)用導(dǎo)學(xué)探究導(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)線電波、微波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線和射線.答案答案無(wú)線電波：收音機(jī)；微波：電視機(jī)；紅外線：電烤箱；可見(jiàn)光：人可看到的五彩繽紛的世界；紫外線：紫外線消毒燈；X射線：X光透視機(jī)；射線：射線探傷.答案知識(shí)深化知識(shí)深化不同電磁波的特性及應(yīng)用不同電磁波的特性及應(yīng)用電磁波譜無(wú)線電波紅外線可見(jiàn)光紫外線X射線射線頻率由

6、左向右，頻率變化為由小到大真空中的波長(zhǎng)由左向右，波長(zhǎng)變化為由長(zhǎng)到短特性波動(dòng)性強(qiáng)熱效應(yīng)強(qiáng) 感光性強(qiáng)化學(xué)作用、熒光效應(yīng)強(qiáng)穿透力強(qiáng)穿透力最強(qiáng)用途通信、廣播、天體物理研究遙控、遙測(cè)、加熱、紅外攝像、紅外制導(dǎo)照明、照相等日光燈、殺菌、防偽、治療皮膚病等檢查、探測(cè)、透視、治療探測(cè)、治療解析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.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解析X光機(jī)

7、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，故選擇D.例例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.紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用C.紫外線具有殺菌消毒作用D.X射線有很強(qiáng)的貫穿力E.紅外線具有顯著的熱效應(yīng)F.紅外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)，易發(fā)生衍射答案解析D解析解析紫外線燈主要是用來(lái)殺菌的，因此它應(yīng)用的是紫外線的殺菌作用而非熒光作用，故選擇C.(2)紫外線燈， .A.光的全反射B.紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用C

8、.紫外線具有殺菌消毒作用D.X射線有很強(qiáng)的貫穿力E.紅外線具有顯著的熱效應(yīng)F.紅外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)，易發(fā)生衍射答案解析C解析解析“神燈”又稱(chēng)紅外線燈，主要是用于促進(jìn)局部血液循環(huán)，它利用的是紅外線的熱效應(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.紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用C.紫外線具有殺菌消毒作用D.X射線有很強(qiáng)的貫穿力E.紅外線具有顯著的熱效應(yīng)F.紅外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)，易發(fā)生衍射答案解析E二、無(wú)線電波的發(fā)射、傳播和接收導(dǎo)學(xué)探究導(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

9、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.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12 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

10、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)深化知識(shí)深化1.無(wú)線電波的發(fā)射、傳播和接收過(guò)程無(wú)線電波的發(fā)射、傳播和接收過(guò)程2.對(duì)概念的理解對(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

11、振是一個(gè)物理現(xiàn)象，而調(diào)諧則是一個(gè)操作過(guò)程. 解析解析要增大無(wú)線電波向空間發(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.例例3為了增大無(wú)線電臺(tái)向空間發(fā)射無(wú)線電波的能力，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.增大電感線圈的匝數(shù)D.提高供電電壓答案解析答案答案改變可變電容器C2的電容，使得C2為50 pF1.78 MHz例例4在如圖3所示的電路中，C1200 pF，L140 H，L2160 H，怎樣才能使回路2與

12、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f2f1，達(dá)標(biāo)檢測(cè)達(dá)標(biāo)檢測(cè)1234解析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)線電波紅外線可見(jiàn)光(紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫)紫外線X射線射線，由此可知B、C、D選項(xiàng)正確.1.(電磁波譜電磁波譜)(多選)在電磁波中，波長(zhǎng)按從長(zhǎng)到短排列的是A.無(wú)線電波、可見(jiàn)光、紅外線B.無(wú)線電波、可見(jiàn)光、射線C.紅光、黃光、綠光D.紫外線、X射線、射線答案解析12342.(電磁波的特性及應(yīng)用電磁波的特性及應(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

13、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)線電波B.手機(jī)X射線C.紫外消毒柜紫外線D.遙控器紅外線答案解析1234解析解析雷達(dá)是利用了無(wú)線電波中的微波來(lái)測(cè)距的，故A正確；手機(jī)采用的是無(wú)線電波，X射線對(duì)人體有很大的輻射，不能用于通信，故B錯(cuò)誤；紫外線具有很強(qiáng)的消毒作用，故C正確；紅外線可以用于遙控器，故D正確.1234解析解析在電磁波的發(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)射電磁波的發(fā)射)(多選)關(guān)于電磁波的發(fā)射過(guò)

14、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12344.(電磁波的接收電磁波的接收)一臺(tái)收音機(jī)可接收中波、短波兩個(gè)波段的無(wú)線電波，打開(kāi)收音機(jī)后蓋，在磁棒上能看到兩組線圈，其中一組是用細(xì)線密繞匝數(shù)多的線圈，另一組是用粗線疏繞匝數(shù)少的線圈，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1234解析解析根據(jù)匝數(shù)多密繞的線圈電感大、匝數(shù)少疏繞的線圈電感小，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)cf，頻率越小，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，故用細(xì)線密繞匝數(shù)多的線圈可用于接收中波，可知A選項(xiàng)是正確的.