2018-2019高中物理 第十四章 電磁波 第4節(jié) 電磁波與信息化社會(huì) 第5節(jié) 電磁波譜課件 新人教版選修3-4.ppt

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第十四章,電磁波,第四節(jié)電磁波與信息化社會(huì)第五節(jié)電磁波譜,課前預(yù)習(xí),信息可以通過(guò)電纜、光纜進(jìn)行有線傳輸，也可實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸。電磁波的頻率_________，相同時(shí)間內(nèi)傳遞的信息量_________。,電磁波的傳輸,越高,越大,1．電視廣播的發(fā)射和接收過(guò)程,電磁波的應(yīng)用實(shí)例,2．雷達(dá)(1)雷達(dá)的作用：是利用無(wú)線電波來(lái)測(cè)定____________的無(wú)線電設(shè)備。(2)雷達(dá)用的無(wú)線電波的波段屬于_________。(3)雷達(dá)確定障礙物位置的方法：通過(guò)測(cè)定微波從發(fā)射到反射回來(lái)的______來(lái)確定目標(biāo)的距離，并結(jié)合微波的_____________來(lái)確定目標(biāo)的位置。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．因特網(wǎng)是世界上最大的______________，可以在網(wǎng)上看電影，聊天，購(gòu)物，查閱各種資料，進(jìn)行遠(yuǎn)程教育，遠(yuǎn)程醫(yī)療，也可進(jìn)行網(wǎng)上會(huì)議。,物體位置,微波,時(shí)間,方向和仰角,自由移動(dòng),計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng),1．概念按電磁波的_______或_______大小的順序把它們排列成譜，叫電磁波譜。2．按頻率由小到大的順序排列電磁波譜無(wú)線電波，_________，_________，_________，_________，γ射線。,電磁波譜,波長(zhǎng),頻率,紅外線,可見(jiàn)光,紫外線,X射線,1．無(wú)線電波頻率小于____________的電磁波用于通信和廣播，射電望遠(yuǎn)鏡等。2．紅外線一切物體_________紅外線。主要用途是：烘干、紅外遙感、測(cè)溫、夜視儀等。3．可見(jiàn)光波長(zhǎng)在_________到400mm之間，進(jìn)入人眼能引起人的_________。太陽(yáng)輻射的能量絕大部分以可見(jiàn)光的形式向外輻射，是地球萬(wàn)物的能源。,不同電磁波的特性和用途,300GHz,都發(fā)射,700nm,視覺(jué),4．紫外線比可見(jiàn)光波長(zhǎng)_________的電磁波，波長(zhǎng)范圍在5nm到_________之間。主要用途是：①消毒；②化學(xué)作用；③熒光效應(yīng)；④促使人體合成維生素D。5．X射線具有________的穿透能力。用途：透視人體、檢查金屬部件的質(zhì)量等。6．γ射線是波長(zhǎng)_________的電磁波，具有很高的能量，穿透能力_________。主要用途：①醫(yī)學(xué)上的γ刀技術(shù)；②由于能穿透幾厘米厚的鉛板而用于探測(cè)金屬內(nèi)部的缺陷等。,更短,370nm,較強(qiáng),最短,更強(qiáng),從場(chǎng)的觀點(diǎn)來(lái)看電場(chǎng)具有電能，磁場(chǎng)具有磁能，電磁場(chǎng)具有_________。電磁波的發(fā)射過(guò)程就是輻射_________的過(guò)程。電磁波在空間傳播，_________就隨著一起傳播。,電磁波傳遞能量,電磁能,能量,電磁能,太陽(yáng)光中含有可見(jiàn)光、無(wú)線電波、紅外線、紫外線、X射線、γ射線。太陽(yáng)輻射的能量主要集中在_________、_________和_________三個(gè)區(qū)域，如圖所示。,太陽(yáng)輻射,可見(jiàn)光,紅外線,紫外線,『判一判』(1)雷達(dá)在能見(jiàn)度低的黑夜將無(wú)法使用()(2)每一部移動(dòng)電話都是一個(gè)無(wú)線電臺(tái)，同時(shí)又相當(dāng)于一臺(tái)收音機(jī)()(3)因特網(wǎng)是世界上最大的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)()(4)紅外線、X射線、β射線和γ射線都屬于電磁波。()(5)人體每時(shí)每刻都在發(fā)射紅外線。()(6)用金屬或瓷器盛食物在微波爐中加熱效果相同。(),,√,√,,√,,『選一選』關(guān)于電磁波的特性和應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是()A．紅外線和X射線都有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體B．過(guò)強(qiáng)的紫外線照射能促進(jìn)維生素D的合成從而有利于人體皮膚健康C．電磁波中頻率最大的是γ射線，最容易用它來(lái)觀察衍射現(xiàn)象D．紫外線和X射線都可以使感光底片感光解析：X射線有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)透視人體，但紅外線穿透能力很弱，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；過(guò)強(qiáng)的紫外線照射對(duì)人的皮膚有害，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電磁波中頻率最大的是γ射線，波長(zhǎng)最短，最不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。,D,『想一想』“為了您和他人的安全，請(qǐng)您不要在飛機(jī)上使用手機(jī)和手提電腦”。這句提醒警示語(yǔ)是乘坐飛機(jī)的游客都聽(tīng)過(guò)的語(yǔ)言，因?yàn)橛行┛针y事故就是由于某位乘客在飛行的飛機(jī)中使用手機(jī)造成的。如圖所示是飛機(jī)上的警示標(biāo)志，1999年廣州白云機(jī)場(chǎng)飛機(jī)降落時(shí)，機(jī)上有四位旅客同時(shí)使用了手機(jī)，使飛機(jī)降落偏離了8度，險(xiǎn)些造成事故，2015年4月27日下午一位旅客在飛往烏魯木齊的途中使用手機(jī)，被處于伍佰元的治安罰款。請(qǐng)問(wèn)為什么在飛機(jī)上不能使用手機(jī)和手提電腦呢(包括游戲機(jī))?,答案：由于手機(jī)在使用時(shí)要發(fā)射電磁波，對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生電磁干擾，而飛機(jī)上導(dǎo)航系統(tǒng)是非常復(fù)雜的，抗干擾能力不是很強(qiáng)，所以如果飛機(jī)上的乘客使用了手機(jī)，對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生電磁干擾，那么后果將十分可怕。所以，在飛機(jī)上不要使用手機(jī)和手提電腦。,課內(nèi)探究,人類歷史經(jīng)歷了農(nóng)業(yè)社會(huì)、工業(yè)社會(huì)，現(xiàn)正在步入信息社會(huì)。在信息社會(huì)，信息作為一種重要的資源和財(cái)富，影響著人們的生活，加速了社會(huì)的運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)你的了解和理解，你認(rèn)為信息化社會(huì)有哪些特征？提示：信息化社會(huì)具有“四化”——智能化、電子化、全球化、非群體化，而且還有“四性”——綜合性、競(jìng)爭(zhēng)性、滲透性、開(kāi)放性。,探究一電磁波與信息化社會(huì),1．電視廣播的發(fā)射和接收過(guò)程,2．了解雷達(dá)(1)雷達(dá)的原理利用電磁波遇到障礙物發(fā)生反射的特性。(2)確定位置的方法已知無(wú)線電波的傳播速度為c，測(cè)出從發(fā)射無(wú)線電波脈沖到接收到反射回來(lái)無(wú)線電波的時(shí)間t，就可由公式2s＝ct確定被測(cè)物體的距離，再根據(jù)無(wú)線電波的方向和仰角，便可以確定被測(cè)物體的位置了。,(3)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(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)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；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)射時(shí)間短于1μs，兩次發(fā)射的時(shí)間間隔約為0.1ms；④障礙物的距離等情況都由顯示器直接顯示出來(lái)。(4)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)上研究星體；在氣象上可以用于探測(cè)臺(tái)風(fēng)、雷雨、烏云。,(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A．?dāng)z像機(jī)實(shí)際上是一種將光信號(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C．?dāng)z像機(jī)在1s內(nèi)要傳送25張畫面D．電視機(jī)接收的畫面是連續(xù)的解題指導(dǎo)：因?yàn)橛^看電視的直覺(jué)告訴我們電視畫面是連續(xù)的，從而得出錯(cuò)誤結(jié)論。實(shí)際上畫面看起來(lái)連續(xù)是因?yàn)楦鼡Q迅速和視覺(jué)暫留效應(yīng)。,ABC,解析：通過(guò)攝像機(jī)攝到景物的光信號(hào)，再通過(guò)特殊裝置(掃描)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，在1s內(nèi)要傳送25張畫面；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)，最后還原為景物圖像，每秒要接收到25張畫面，由于畫面更換迅速和視覺(jué)暫留，我們感覺(jué)到的便是活動(dòng)的圖像，所以A、B、C正確。,〔對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1〕如圖所示是中國(guó)制造的具有“隱身能力”和強(qiáng)大攻擊力的戰(zhàn)斗機(jī)“殲－31”隱形飛機(jī)的原理是：在飛機(jī)研制過(guò)程中設(shè)法降低其可探測(cè)性，使之不易被敵方發(fā)現(xiàn)、跟蹤和攻擊。根據(jù)你所學(xué)的物理知識(shí)，判斷下列說(shuō)法中正確的是(),B,A．運(yùn)用隱蔽色涂層，無(wú)論距你多近的距離，即使你拿望遠(yuǎn)鏡也不能看到它B．使用吸收雷達(dá)電磁波材料，在雷達(dá)屏幕上顯示的反射信息很小、很弱，很難被發(fā)現(xiàn),C．使用吸收雷達(dá)電磁波涂層后，傳播到復(fù)合金屬機(jī)翼上的電磁波在機(jī)翼上不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D．主要是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、噴氣尾管等因?yàn)楦邷厝菀桩a(chǎn)生紫外線輻射的部位采取隔熱、降溫等措施，使其不易被對(duì)方發(fā)現(xiàn)和攻擊解析：雷達(dá)向外發(fā)射電磁波，當(dāng)電磁波遇到飛機(jī)時(shí)就要發(fā)生反射，雷達(dá)通過(guò)接收反射回來(lái)的電磁波，就可以測(cè)定飛機(jī)的位置，所以要想降低飛機(jī)的可探測(cè)性，可以使用吸收雷達(dá)電磁波的材料，在雷達(dá)屏幕上顯示的反射信息很小、很弱，很難被發(fā)現(xiàn)，選項(xiàng)B正確。,無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線合起來(lái)便構(gòu)成了范圍非常廣闊的電滋波譜。如圖所示是按波長(zhǎng)由大到小(頻率由小到大)順序排列的電磁波譜。,探究二各種電磁波的共性和個(gè)性的比較,,電磁波譜中的各部分有沒(méi)有嚴(yán)格的分界線？提示：沒(méi)有。,1．共性(1)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。(2)都遵守公式v＝λf，它們?cè)谡婵罩械膫鞑ニ俣榷际莄＝3.0108m/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(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(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。X射線應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的X光照片。γ射線用于檢查金屬部件的缺陷等。,下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運(yùn)用的物理現(xiàn)象。請(qǐng)將相應(yīng)的字母填寫在運(yùn)用這些現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上。(1)X光機(jī)________；(2)紫外線燈_________；(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)的貫穿能力E．紅外線具有顯著的熱作用F．紅外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)，易發(fā)生衍射,D,C,E,解題指導(dǎo)：電磁波在生產(chǎn)、生活和國(guó)防科技等方面應(yīng)用廣泛，聯(lián)系實(shí)際的試題較多，要提高自己運(yùn)用知識(shí)的能力。應(yīng)該留心自然中、生活中、現(xiàn)代技術(shù)中應(yīng)用了什么物理現(xiàn)象和規(guī)律，這是解決這種類型題目的關(guān)鍵。解析：(1)X光機(jī)是用來(lái)透視人的體內(nèi)器官的，因此需要具有較強(qiáng)穿透能力的電磁波，但又不能對(duì)人體造成太大的傷害，因此采用了X射線。(2)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。(3)“神燈”又稱紅外線燈，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。,〔對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練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(duì)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：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(zhǎng)較長(zhǎng)，容易發(fā)生衍射，故能很方便地遙控家用電器。D正確。,D,素養(yǎng)提升,(1)電磁波在空中的傳播速度可認(rèn)為等于真空中的光速c，根據(jù)雷達(dá)熒光屏上發(fā)射波形和反射波形間的時(shí)間間隔，可求得偵察距離。(2)根據(jù)發(fā)射無(wú)線電波的方向和仰角，確定被偵察物體的位置。(3)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)脈沖的時(shí)間間隔內(nèi)傳播距離的一半。,雷達(dá)偵察問(wèn)題的解決方法,某高速公路自動(dòng)測(cè)速儀裝置如圖1所示，雷達(dá)向汽車駛來(lái)方向發(fā)射不連續(xù)的電磁波，每次發(fā)射時(shí)間約為百萬(wàn)分之一秒，兩次發(fā)射時(shí)間間隔為t。當(dāng)雷達(dá)向汽車發(fā)射無(wú)線電波時(shí)，在指示器熒光屏上呈現(xiàn)出一個(gè)尖波形；在收到反射回來(lái)的無(wú)線電波時(shí)，在熒光屏上呈現(xiàn)第二個(gè)尖形波。根據(jù)兩個(gè)波的距離，可以計(jì)算出汽車距雷達(dá)的距離，根據(jù)自動(dòng)打下的紙帶如圖2所示，可求出該汽車的車速，請(qǐng)根據(jù)給出的t1、t2、t、c求出汽車車速表達(dá)式。,