2018-2019學(xué)年高中物理 第14章 電磁波 14.4-14.5 電磁波與信息化社會(huì) 電磁波譜課件 新人教版選修3-4.ppt

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4電磁波與信息化社會(huì)5電磁波譜 一 電磁波與信息化社會(huì)1 電磁波的傳輸 電磁波可以通過電纜 光纜進(jìn)行有線傳輸 也可實(shí)現(xiàn)無線傳輸 電磁波的頻率 相同時(shí)間內(nèi)傳遞的信息量越大 越高 2 電磁波的應(yīng)用實(shí)例 1 電視 攝像機(jī)采集圖像信號(hào) 在1s內(nèi)要傳送 幅畫面 電視接收機(jī)也以相同的 在熒光屏上顯現(xiàn)這些畫面 便實(shí)現(xiàn)了影像的傳遞和再現(xiàn) 2 雷達(dá) 利用無線電波來測定物體 和速度的無線電設(shè)備 25 速率 位置 3 移動(dòng)電話 指通信雙方至少有一方可以 進(jìn)行信息交換的通信方式 4 移動(dòng)電話 也是利用電磁波來傳輸信息的 自由移動(dòng) 因特網(wǎng) 二 電磁波譜把各種電磁波按波長或頻率的大小順序排列起來 就組成了電磁波譜 按照波長從長到短依次排列為無線電波 可見光 射線 不同的電磁波由于具有不同的 波長 才具有不同的特性 紅外線 紫外線 X射線 頻率 1 無線電波 波長大于1mm 頻率小于300GHz 的電磁波是無線電波 主要用于 和廣播 2 紅外線 它是一種光波 它的波長比無線電波短 比可見光長 不能引起人的視覺 所有物體都發(fā)射 熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射 主要應(yīng)用于加熱或紅外攝影 通信 紅外線 強(qiáng) 3 可見光 可見光的波長為760 400nm 分為紅 橙 黃 綠 青 藍(lán) 紫七種顏色 不同顏色的光波長 頻率 4 紫外線 波長范圍為5 370nm 不能引起人的視覺 紫外線具有 作用 應(yīng)用于殺菌消毒 還有較強(qiáng)的熒光效應(yīng) 用來激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光 不同 化學(xué) 5 X射線和 射線 1 X射線 頻率比紫外線還高 又叫 倫琴射線 穿透力 用來檢查工業(yè)部件的內(nèi)部有無裂紋或氣孔 醫(yī)學(xué)上用于 2 射線 波長最短的電磁輻射 具有很高的 穿透能力更強(qiáng) 主要應(yīng)用有 醫(yī)學(xué)上具有治療作用 工業(yè)上具有探測作用 較強(qiáng) 透射 能量 6 電磁波傳遞 電磁波是一種物質(zhì) 7 太陽輻射 太陽輻射中不僅含有可見光 還有無線電波 紅外線 紫外線 X射線 射線 其能量主要集中在 和 三個(gè)區(qū)域 可見光中主要以黃光附近的光最強(qiáng) 這也是人眼最敏感的區(qū)域 這應(yīng)該是自然萬物的絕妙與和諧吧 能量 可見光 紅外線 紫外線 預(yù)習(xí)診斷 1 請判斷下列說法的正誤 1 可見光比無線電波傳遞信息的本領(lǐng)更強(qiáng) 2 雷達(dá)只能測定物體的位置 3 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 4 紅外線有顯著的熱效應(yīng) 紫外線有顯著的化學(xué)作用 5 X射線的穿透本領(lǐng)比 射線更強(qiáng) 6 低溫物體不能輻射紅外線 提示 1 可見光的頻率比無線電波的頻率高 頻率越高的電磁波在相同時(shí)間內(nèi)傳遞的信息量越大 2 雷達(dá)不僅可以測定物體的位置 還可以測定物體的速度 3 干涉和衍射現(xiàn)象是光的波動(dòng)性的體現(xiàn) 波長越長 越容易產(chǎn)生 而 射線波長最短 4 紅外線有顯著的熱效應(yīng) 紫外線有顯著的化學(xué)作用 5 頻率越高 穿透本領(lǐng)越強(qiáng) 6 一切物體都能輻射紅外線 2 多選 在下列說法中符合實(shí)際的是 A 醫(yī)院里常用X射線對病房和手術(shù)室消毒B 醫(yī)院里常用紫外線對病房和手術(shù)室消毒C 在人造衛(wèi)星上對地球進(jìn)行拍攝是利用紫外線有較好的分辨能力D 所有物體都發(fā)射紅外線 解析 選B D 紫外線有較強(qiáng)的化學(xué)作用 可以殺菌消毒 故醫(yī)院里常用紫外線對病房和手術(shù)室消毒 選項(xiàng)A錯(cuò) B對 在人造衛(wèi)星上對地球進(jìn)行拍攝是利用紅外線有較好的穿透能力 選項(xiàng)C錯(cuò) 所有物體都在發(fā)射紅外線 選項(xiàng)D對 3 太陽風(fēng)暴襲擊地球時(shí) 不僅會(huì)影響通信 威脅衛(wèi)星 而且會(huì)破壞臭氧層 臭氧層作為地球的保護(hù)傘 是因?yàn)槌粞跄芪仗栞椛渲?A 波長較短的可見光B 波長較長的可見光C 波長較短的紫外線D 波長較長的紅外線 解析 選C 臭氧層的主要作用就是吸收由太陽射向地球的紫外線 從而有效地對地球上的動(dòng)植物起保護(hù)作用 作為人類 保護(hù)臭氧層就是保護(hù)我們自己 故正確的選項(xiàng)是C 4 多選 雷達(dá)采用微波的原因是 A 微波具有很高的頻率B 微波具有直線傳播的特性C 微波的反射性強(qiáng)D 微波比其他無線電波 長波 中波 短波等 傳播的距離更遠(yuǎn) 解析 選A B C 雷達(dá)采用微波 是利用微波的頻率高 不容易發(fā)生衍射 具有很好的直線傳播的特性和反射性強(qiáng)的特點(diǎn) 所以選項(xiàng)A B C均正確 微波傳播的距離不一定比無線電波的長波 中波 短波段遠(yuǎn) 故選項(xiàng)D錯(cuò)誤 知識(shí)點(diǎn)一電磁波與信息化社會(huì)探究導(dǎo)入 無線電視和雷達(dá)都用到了電磁波 但兩者又有何不同 提示 無線電視利用了電磁波可以傳遞信息的特點(diǎn) 雷達(dá)則利用了電磁波可以發(fā)生反射的特點(diǎn) 歸納總結(jié) 1 電視廣播的發(fā)射和接收過程 2 雷達(dá)的工作原理 雷達(dá)利用微波遇到障礙物的反射現(xiàn)象來測定物體位置 根據(jù)發(fā)射無線電波到接收反射波的時(shí)間t 確定障礙物的距離s 再根據(jù)發(fā)射無線電波的方向和仰角 確定障礙物的位置 典題過關(guān) 典例 多選 雷達(dá)是利用無線電波的回波來探測目標(biāo)方向和距離的一種裝置 雷達(dá)的天線猶如喊話筒 能使電脈沖的能量集中向某一方向發(fā)射 接收機(jī)的作用則與人耳相仿 用以接收雷達(dá)發(fā)射機(jī)所發(fā)出電脈沖的回波 測速雷達(dá)主要是利用多普勒效應(yīng)原理 可由回波的頻率改變數(shù)值 計(jì)算出目標(biāo)與雷達(dá)的相對速度 以下說法正確的是 A 雷達(dá)發(fā)射的是不連續(xù)的電磁波B 雷達(dá)用的是微波波段的無線電波C 目標(biāo)離雷達(dá)天線而去時(shí) 反射信號(hào)頻率將高于發(fā)射信號(hào)頻率D 目標(biāo)向雷達(dá)天線靠近時(shí) 反射信號(hào)頻率將高于發(fā)射信號(hào)頻率 正確解答 選A B D 雷達(dá)發(fā)射的是不連續(xù)的電磁波 采用微波進(jìn)行發(fā)射 根據(jù)多普勒效應(yīng) 當(dāng)目標(biāo)離雷達(dá)天線而去時(shí)反射信號(hào)頻率低于發(fā)射信號(hào)頻率 當(dāng)目標(biāo)向雷達(dá)天線靠近時(shí)反射信號(hào)頻率高于發(fā)射信號(hào)頻率 故選項(xiàng)A B D對 選項(xiàng)C錯(cuò) 過關(guān)訓(xùn)練 1 2018 南京高二檢測 目前雷達(dá)發(fā)出的電磁波頻率多在200 1000MHz的范圍內(nèi) 下列關(guān)于電磁波的說法正確的是 A 真空中 上述頻率范圍的電磁波的波長在30 150m之間B 電磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的C 波長越短的電磁波 越容易繞過障礙物 便于遠(yuǎn)距離傳播D 測出從發(fā)射無線電波到接收反射回來的無線電波的時(shí)間 就可以確定障礙物的距離 解析 選D 據(jù) 電磁波頻率在200MHz至1000MHz的范圍內(nèi) 則電磁波的波長范圍在0 3m至1 5m之間 故A錯(cuò)誤 電磁波的產(chǎn)生是依據(jù)麥克斯韋的電磁場理論 變化的磁場產(chǎn)生電場 變化的電場產(chǎn)生磁場 故B錯(cuò)誤 波長越長的電磁波 越容易繞過障礙物 便于遠(yuǎn)距離傳播 波長越短的電磁波 越容易反射 故選項(xiàng)C錯(cuò)誤 2 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5 10 4s 某時(shí)刻在雷達(dá)熒光屏上顯示的波形如圖甲所示 t 173s后雷達(dá)向正上方發(fā)射和接收的波形如圖乙所示 雷達(dá)監(jiān)視相鄰刻線間表示的時(shí)間間隔為10 4s 電磁波的傳播速度為c 3 108m s 則該戰(zhàn)斗機(jī)的飛行速度大約為多少 解析 由題意知熒光屏相鄰刻線間的時(shí)間間隔t0 10 4s 甲圖發(fā)射波和接收波的時(shí)間間隔t1 4 10 4s 乙圖時(shí)間間隔t2 1 10 4s 所以 第一次戰(zhàn)斗機(jī)距雷達(dá)的距離為s1 c 6 0 104m 第二次戰(zhàn)斗機(jī)在雷達(dá)正上方 所以 戰(zhàn)斗機(jī)的高度h c 1 5 104m 故173s內(nèi)戰(zhàn)斗機(jī)飛行的水平距離為s 5 8 104m 所以 v 335m s 答案 335m s 補(bǔ)償訓(xùn)練 1 在電視發(fā)射端 由攝像管攝取景物并將景物反射的光轉(zhuǎn)化為電信號(hào) 這一過程完成了 A 光 電轉(zhuǎn)化B 電 光轉(zhuǎn)化C 光 電 光轉(zhuǎn)化D 電 光 電轉(zhuǎn)化 解析 選A 攝像管的攝像過程把光信號(hào)轉(zhuǎn)化成了電信號(hào) 即把一幅圖象按照各個(gè)部分的明暗情況 逐點(diǎn)地變?yōu)閺?qiáng)弱不同的信號(hào)電流 然后通過天線把帶有信號(hào)的電磁波發(fā)射出去 故選項(xiàng)A正確 選項(xiàng)B C D錯(cuò)誤 2 一個(gè)雷達(dá)向遠(yuǎn)處發(fā)射無線電波 每次發(fā)射的時(shí)間為1 s 兩次發(fā)射的時(shí)間間隔為100 s 在指示器的熒光屏上呈現(xiàn)出的尖形波如圖所示 已知圖中刻度ab bc 則障礙物與雷達(dá)之間的距離是多大 解析 圖中a和c處的尖形波是雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)射無線電波時(shí)出現(xiàn)的 b處的尖形波是雷達(dá)收到障礙物反射回來的無線電波時(shí)出現(xiàn)的 由ab bc可知 無線電波從發(fā)射到返回所用時(shí)間為50 s 設(shè)雷達(dá)離障礙物的距離為s 無線電波來回時(shí)間為t 波速為c 由2s ct得 s 7 5 103m 答案 7 5 103m 知識(shí)點(diǎn)二各種電磁波的特性探究導(dǎo)入 電磁波的種類很多 如無線電波 紅外線 可見光 紫外線 X射線 射線 但不同的電磁波有著不同的應(yīng)用 這是由什么決定的呢 提示 不同的電磁波有著不同的特性 不同的特性決定了不同的應(yīng)用 歸納總結(jié) 1 共性 1 它們在本質(zhì)上都是電磁波 它們遵循相同的規(guī)律 各波段之間的區(qū)別并沒有絕對的意義 2 都遵守公式v f 它們在真空中的傳播速度都是c 3 0 108m s 3 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 2 個(gè)性 1 不同電磁波的頻率或波長不同 表現(xiàn)出不同的特性 波長越長 越容易產(chǎn)生干涉 衍射現(xiàn)象 波長越短 穿透能力越強(qiáng) 2 同頻率的電磁波在不同介質(zhì)中傳播速度不同 不同頻率的電磁波在同一種介質(zhì)中傳播時(shí) 頻率越大 折射率越大 速度越小 3 產(chǎn)生機(jī)理不同 4 用途不同 無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 X射線應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的X光照片 射線用于檢查金屬部件的缺陷等 特別提醒 1 各種電磁波的共同方面 在真空中的傳播速度相同 傳播時(shí)都不需要介質(zhì) 都能發(fā)生反射 折射 衍射 干涉現(xiàn)象 2 各種電磁波的不同方面 不同的電磁波波長和頻率不同 在不同介質(zhì)中的傳播速度不同 產(chǎn)生機(jī)理不同 特性不同 典題過關(guān) 典例 2016 天津高考 我國成功研發(fā)的反隱身先進(jìn)米波雷達(dá)堪稱隱身飛機(jī)的克星 它標(biāo)志著我國雷達(dá)研究又創(chuàng)新的里程碑 米波雷達(dá)發(fā)射無線電波的波長在1 10m范圍內(nèi) 則對該無線電波的判斷正確的是 A 米波的頻率比厘米波頻率高B 和機(jī)械波一樣須靠介質(zhì)傳播C 同光波一樣會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象D 不可能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 正確解答 選C 由v f知 波的波長越長頻率越低 故米波的頻率比厘米波頻率低 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 機(jī)械波的傳播需要能夠傳播機(jī)械振動(dòng)的介質(zhì) 而電磁波可以在真空中傳播 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 電磁波具有波的一切特性 能夠發(fā)生反射 折射 干涉 衍射等現(xiàn)象 故選項(xiàng)C正確 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 過關(guān)訓(xùn)練 1 2018 杭州高二檢測 在烤箱中能看見一種淡紅色的光 下列關(guān)于這種光的說法中正確的是 A 是電熱絲發(fā)出的紅外線B 是電熱絲發(fā)出的紅光C 主要是利用這種光為食物加熱D 給食物加熱的是比這種光波長更短的電磁波 解析 選B 烤箱中的電熱絲發(fā)出的光是可見的紅光 起加熱作用的主要是波長較長的紅外線 而不是紅光 故正確選項(xiàng)為B 2 驗(yàn)鈔機(jī)發(fā)出的光能使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)光 電視機(jī) 空調(diào)的遙控器發(fā)出的光能控制電視機(jī) 空調(diào)的工作狀態(tài) 對于它們發(fā)出的光 以下判斷正確的是 A 它們發(fā)出的都是紅外線B 它們發(fā)出的都是紫外線C 驗(yàn)鈔機(jī)發(fā)出的是紅外線 遙控器發(fā)出的是紫外線D 驗(yàn)鈔機(jī)發(fā)出的是紫外線 遙控器發(fā)出的是紅外線 解析 選D 紫外線有較強(qiáng)的熒光作用 能使熒光物質(zhì)發(fā)出熒光 故驗(yàn)鈔機(jī)發(fā)出的是紫外線 紅外線波長較長 容易發(fā)生衍射 故能很方便地遙控家用電器 D正確 補(bǔ)償訓(xùn)練 1 關(guān)于電磁波的應(yīng)用 下列說法正確的是 A 醫(yī)院中透視和照相用的是可見光B 太陽輻射的能量大部分集中在可見光附近的區(qū)域C 光和電磁波的性質(zhì)完全不同D 振蕩電路產(chǎn)生的電磁波是紫外線 解析 選B X射線穿透力較強(qiáng) 在醫(yī)院中常用來做透視和照相 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 太陽輻射的大部分能量集中在可見光附近的區(qū)域 選項(xiàng)B正確 光本質(zhì)上是電磁波 選項(xiàng)C錯(cuò) 振蕩電路產(chǎn)生的電磁波是無線電波 選項(xiàng)D錯(cuò) 2 一種電磁波入射到半徑為1m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哪個(gè)區(qū)域 A 可見光B 射線C 無線電波D 紫外線 解析 選C 一種波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸大小跟波長差不多或比波長還要小 電磁波中的無線電波波長大約是104 10 2m 紅外線波長大約是10 2 10 3m 可見光 紫外線 射線的波長更短 所以只有無線電波才符合條件 3 下列說法正確的是 A 只有物體溫度較高時(shí)才能向外輻射紅外線B 紫外線的主要作用是熱作用C 可見光比紅外線容易發(fā)生衍射現(xiàn)象D X射線穿透力較強(qiáng) 可用來進(jìn)行人體透視 解析 選D 任何物體都向外輻射紅外線 選項(xiàng)A錯(cuò) 紫外線的作用主要有化學(xué)作用和熒光作用 選項(xiàng)B錯(cuò) 可見光比紅外線波長短 不容易發(fā)生衍射 選項(xiàng)C錯(cuò) X射線穿透力較強(qiáng) 可用來進(jìn)行人體透視 選項(xiàng)D正確 拓展例題 考查內(nèi)容 電磁波的危害 典例 電磁波給人們的生活帶來日新月異變化的同時(shí) 也帶來了電磁污染 長期使用如圖所示的通訊裝置 會(huì)對人體健康產(chǎn)生影響的是 正確解答 選C 移動(dòng)電話是通過電磁波來傳遞信息的 長期使用會(huì)對人體的健康產(chǎn)生影響 搖柄電話 撥號(hào)電話 按鍵電話都是通過導(dǎo)線中的電流進(jìn)行信息傳播的 沒有電磁波的污染 故選C 答案速填 LC 高 開放 電場 磁場 光速