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 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5電磁波譜 一 電磁波與信息化社會1 電磁波的傳輸 電磁波可以通過電纜 光纜進行有線傳輸 也可實現(xiàn)無線傳輸 電磁波的頻率 相同時間內(nèi)傳遞的信息量越大 越高 2 電磁波的應(yīng)用實例 1 電視 攝像機采集圖像信號 在1s內(nèi)要傳送 幅畫面 電視接收機也以相同的 在熒光屏上顯現(xiàn)這些畫面 便實現(xiàn)了影像的傳遞和再現(xiàn) 2 雷達 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 移動電話 指通信雙方至少有一方可以 進行信息交換的通信方式 4 移動電話 也是利用電磁波來傳輸信息的 自由移動 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 3 可見光 可見光的波長為760 400nm 分為紅 橙 黃 綠 青 藍 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 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 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 三個區(qū)域 可見光中主要以黃光附近的光最強 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 2 雷達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 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間內(nèi)傳遞的信息量越大 2 雷達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 6 一切物體都能輻射紅外線 2 多選 在下列說法中符合實際的是 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A錯 B對 在人造衛(wèi)星上對地球進行拍攝是利用紅外線有較好的穿透能力 選項C錯 所有物體都在發(fā)射紅外線 選項D對 3 太陽風暴襲擊地球時 不僅會影響通信 威脅衛(wèi)星 而且會破壞臭氧層 臭氧層作為地球的保護傘 是因為臭氧能吸收太陽輻射中 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植物起保護作用 作為人類 保護臭氧層就是保護我們自己 故正確的選項是C 4 多選 雷達采用微波的原因是 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D 微波比其他無線電波 長波 中波 短波等 傳播的距離更遠 解析 選A B C 雷達采用微波 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的特點 所以選項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 故選項D錯誤 知識點一電磁波與信息化社會探究導(dǎo)入 無線電視和雷達都用到了電磁波 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 雷達則利用了電磁波可以發(fā)生反射的特點 歸納總結(jié) 1 電視廣播的發(fā)射和接收過程 2 雷達的工作原理 雷達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 雷達是利用無線電波的回波來探測目標方向和距離的一種裝置 雷達的天線猶如喊話筒 能使電脈沖的能量集中向某一方向發(fā)射 接收機的作用則與人耳相仿 用以接收雷達發(fā)射機所發(fā)出電脈沖的回波 測速雷達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 計算出目標與雷達的相對速度 以下說法正確的是 A 雷達發(fā)射的是不連續(xù)的電磁波B 雷達用的是微波波段的無線電波C 目標離雷達天線而去時 反射信號頻率將高于發(fā)射信號頻率D 目標向雷達天線靠近時 反射信號頻率將高于發(fā)射信號頻率 正確解答 選A B D 雷達發(fā)射的是不連續(xù)的電磁波 采用微波進行發(fā)射 根據(jù)多普勒效應(yīng) 當目標離雷達天線而去時反射信號頻率低于發(fā)射信號頻率 當目標向雷達天線靠近時反射信號頻率高于發(fā)射信號頻率 故選項A B D對 選項C錯 過關(guān)訓(xùn)練 1 2018 南京高二檢測 目前雷達發(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錯誤 波長越長的電磁波 越容易繞過障礙物 便于遠距離傳播 波長越短的電磁波 越容易反射 故選項C錯誤 2 某一戰(zhàn)斗機正以一定的速度朝雷達的正上方水平勻速飛行 已知雷達發(fā)射相鄰兩次電磁波之間的時間間隔為5 10 4s 某時刻在雷達熒光屏上顯示的波形如圖甲所示 t 173s后雷達向正上方發(fā)射和接收的波形如圖乙所示 雷達監(jiān)視相鄰刻線間表示的時間間隔為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間間隔t0 10 4s 甲圖發(fā)射波和接收波的時間間隔t1 4 10 4s 乙圖時間間隔t2 1 10 4s 所以 第一次戰(zhàn)斗機距雷達的距離為s1 c 6 0 104m 第二次戰(zhàn)斗機在雷達正上方 所以 戰(zhàn)斗機的高度h c 1 5 104m 故173s內(nèi)戰(zhàn)斗機飛行的水平距離為s 5 8 104m 所以 v 335m s 答案 335m s 補償訓(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 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轉(zhuǎn)化成了電信號 即把一幅圖象按照各個部分的明暗情況 逐點地變?yōu)閺娙醪煌男盘栯娏?然后通過天線把帶有信號的電磁波發(fā)射出去 故選項A正確 選項B C D錯誤 2 一個雷達向遠處發(fā)射無線電波 每次發(fā)射的時間為1 s 兩次發(fā)射的時間間隔為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 則障礙物與雷達之間的距離是多大 解析 圖中a和c處的尖形波是雷達向目標發(fā)射無線電波時出現(xiàn)的 b處的尖形波是雷達收到障礙物反射回來的無線電波時出現(xiàn)的 由ab bc可知 無線電波從發(fā)射到返回所用時間為50 s 設(shè)雷達離障礙物的距離為s 無線電波來回時間為t 波速為c 由2s ct得 s 7 5 103m 答案 7 5 103m 知識點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 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 頻率越大 折射率越大 速度越小 3 產(chǎn)生機理不同 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)的反隱身先進米波雷達堪稱隱身飛機的克星 它標志著我國雷達研究又創(chuàng)新的里程碑 米波雷達發(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 和機械波一樣須靠介質(zhì)傳播C 同光波一樣會發(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A錯誤 機械波的傳播需要能夠傳播機械振動的介質(zhì) 而電磁波可以在真空中傳播 選項B錯誤 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C正確 選項D錯誤 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 故正確選項為B 2 驗鈔機發(fā)出的光能使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)光 電視機 空調(diào)的遙控器發(fā)出的光能控制電視機 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 驗鈔機發(fā)出的是紅外線 遙控器發(fā)出的是紫外線D 驗鈔機發(fā)出的是紫外線 遙控器發(fā)出的是紅外線 解析 選D 紫外線有較強的熒光作用 能使熒光物質(zhì)發(fā)出熒光 故驗鈔機發(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 在醫(yī)院中常用來做透視和照相 選項A錯誤 太陽輻射的大部分能量集中在可見光附近的區(qū)域 選項B正確 光本質(zhì)上是電磁波 選項C錯 振蕩電路產(chǎn)生的電磁波是無線電波 選項D錯 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 可用來進行人體透視 解析 選D 任何物體都向外輻射紅外線 選項A錯 紫外線的作用主要有化學(xué)作用和熒光作用 選項B錯 可見光比紅外線波長短 不容易發(fā)生衍射 選項C錯 X射線穿透力較強 可用來進行人體透視 選項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 也帶來了電磁污染 長期使用如圖所示的通訊裝置 會對人體健康產(chǎn)生影響的是 正確解答 選C 移動電話是通過電磁波來傳遞信息的 長期使用會對人體的健康產(chǎn)生影響 搖柄電話 撥號電話 按鍵電話都是通過導(dǎo)線中的電流進行信息傳播的 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