高二物理課件 14.4 《電磁波與信息化社會(huì) 》14.5 電磁波譜 （人教選修3-4）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 一 走進(jìn)科學(xué) 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 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)既是無線電波的發(fā)射端 又是無線電波的接收端 2 雷達(dá)使用的無線電波是直線性能好 反射性能強(qiáng)的微波波段 3 雷達(dá)發(fā)射的是不連續(xù)的無線電波 即脈沖 每次發(fā)射時(shí)間短于1 s 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 3 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 烏云等 當(dāng)反射波形與發(fā)射波形對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔等于發(fā)射脈沖的時(shí)間間隔時(shí) 雷達(dá)的偵察距離最大 s c 典例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 a 所示 t 173s后雷達(dá)向正上方發(fā)射和接收的波形如圖 b 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 解題指導(dǎo) 標(biāo)準(zhǔn)解答 由題意知熒光屏相鄰刻線間的時(shí)間間隔t0 10 4s a 圖發(fā)射波和接收波的時(shí)間間隔t1 4 10 4s b 圖時(shí)間間隔t2 1 10 4s 所以第一次飛機(jī)位置距雷達(dá)的距離為s1 c 6 0 104m 第二次飛機(jī)在雷達(dá)正上方 所以飛機(jī)高度h c 1 5 104m 所以173s內(nèi)飛機(jī)飛行的水平距離為s 5 8 104m 所以v 335m s 答案 335m s 規(guī)律方法 雷達(dá)偵察問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c 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)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)接收器 可見 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 1 當(dāng)反射波形與發(fā)射波形對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔等于發(fā)射脈沖的時(shí)間間隔時(shí) 雷達(dá)的偵察距離最大 2 要增大雷達(dá)的最大偵察距離 必須相應(yīng)地延長(zhǎng)發(fā)射脈沖的時(shí)間間隔 即減少每秒發(fā)射的脈沖數(shù) 3 因電磁波在傳播過程中不可避免地要損失能量 因此要提高雷達(dá)的偵察能力 增大最大偵察距離 最根本的還在于提高雷達(dá)的發(fā)射功率 變式訓(xùn)練 對(duì)于雷達(dá)指示器的熒光屏上出現(xiàn)的尖形波如圖所示 下列說法正確的是 兩個(gè)尖形波都是雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)射的無線電波形成的 兩個(gè)尖形波都是雷達(dá)收到反射回來的無線電波形成的 第一個(gè)尖形波是雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)射的無線電波形成的 第二個(gè)尖形波是雷達(dá)收到反射回來的無線電波形成的A B C D 解析 選C 第一個(gè)尖形波振幅大能量大 是發(fā)射的無線電波形成的 第二個(gè)尖形波振幅小 能量小 是反射回來的無線電波形成的 二 各種電磁波共性和個(gè)性的比較 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)別并沒有絕對(duì)的意義 2 都遵守公式v f 它們?cè)谡婵罩械膫鞑ニ俣榷际莄 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(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 X射線與 射線都具有穿透能力 但 射線的穿透能力最強(qiáng) X射線能穿透人體 通常用作人體透視 而 射線可以穿過幾厘米厚的鉛板 可以作探測(cè)金屬內(nèi)部缺陷的射線 典例2 2011 東營(yíng)高二檢測(cè) 下列有關(guān)電磁波的說法中正確的是 A 電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是無線電波B 電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是 射線C 頻率大于可見光的電磁波表現(xiàn)為沿直線傳播D 以上說法都不正確 解題指導(dǎo) 標(biāo)準(zhǔn)解答 選B C 波長(zhǎng)越長(zhǎng) 越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 在電磁波中 無線電波波長(zhǎng)最長(zhǎng) 射線的波長(zhǎng)最短 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 B正確 波長(zhǎng)越短 頻率越大的電磁波 其衍射現(xiàn)象不明顯 傳播的直線性越好 故C項(xiàng)正確 變式訓(xùn)練 雷達(dá)是用來對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位的現(xiàn)代化定位系統(tǒng) 海豚也具有完善的聲吶系統(tǒng) 它能在黑暗中準(zhǔn)確而快速地捕捉食物 避開敵害 遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)代化的無線電系統(tǒng) 海豚的定位 雷達(dá)的定位分別利用了自身發(fā)射的 A 電磁波次聲波B 紅外線光線C 次聲波紅外線D 超聲波電磁波 解析 選D 海豚能發(fā)射超聲波 它是一種頻率高于2 104Hz的聲波 它的波長(zhǎng)非常短 因而能定向發(fā)射 而且在水中傳播時(shí)因能量損失小 要比無線電波和廣播傳播得遠(yuǎn) 海豚就是靠自身發(fā)出的超聲波的回聲來在混濁的水里準(zhǔn)確確定遠(yuǎn)處小魚的位置而猛沖過去吞食 雷達(dá)是一個(gè)電磁波的發(fā)射和接收系統(tǒng) 因而是靠發(fā)射電磁波來定位的 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(zhǎng)期使用如圖所示的通訊裝置 會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生影響的是 標(biāo)準(zhǔn)解答 選C 移動(dòng)電話是通過電磁波來傳遞信息的 長(zhǎng)期使用會(huì)對(duì)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)行傳播的 沒有電磁波的污染 故選C 變式備選 關(guān)于電磁波在真空中的傳播速度 下列說法中正確的是 A 頻率越高 傳播速度越大B 波長(zhǎng)越大 傳播速度越大C 電磁波的能量越大 傳播的速度越大D 頻率 波長(zhǎng) 能量強(qiáng)弱都不影響電磁波的傳播速度 解析 選D 電磁波在真空中的傳播速度為3 0 108m s 與頻率 波長(zhǎng) 能量強(qiáng)弱均無關(guān) 故應(yīng)選D 一 選擇題1 古代也采用過 無線 通信的方式 如利用火光傳遞信息的烽火臺(tái) 利用聲音傳遞信號(hào)的鼓等 關(guān)于聲音與光 下列說法中正確的是 A 聲音和光都是機(jī)械波B 聲音和光都是電磁波C 聲音是機(jī)械波 光是電磁波D 聲音是電磁波 光是機(jī)械波 解析 選C 聲音必須在介質(zhì)中傳播 是機(jī)械波 光可以在真空中傳播 是電磁波 2 下面關(guān)于電視的說法中正確的是 A 電視信號(hào)的發(fā)射 接收過程 景物 電信號(hào) 電磁波 電信號(hào) 圖象B 攝像機(jī)在一秒鐘內(nèi)要傳遞24張畫面C 顯像管是將電信號(hào)還原成景物圖象的關(guān)鍵部分D 由于畫面更換迅速和視覺暫留現(xiàn)象使人們看到的是活動(dòng)的景象 解析 選A C D 電視信號(hào)的發(fā)射和接收過程中 信號(hào)在不斷發(fā)生變化 在這個(gè)變化中關(guān)鍵是顯像管的作用 視覺暫留使我們看到物體在動(dòng) 3 利用雷達(dá)測(cè)云層距我們觀察點(diǎn)的距離時(shí) 電磁波從發(fā)射到接收共經(jīng)歷時(shí)間10 3s 則該云層離觀測(cè)點(diǎn)多遠(yuǎn) A 100kmB 200kmC 150kmD 250km 解析 選C 根據(jù)公式s vt可以得 s 3 0 108 10 3m 1 5 105m 4 在電磁波中 波長(zhǎng)按從長(zhǎng)到短順序排列的是 A 無線電波 可見光 紅外線B 無線電波 可見光 射線C 紅光 黃光 綠光D 紫外線 X射線 射線 解析 選B C D 電磁波中 波長(zhǎng)按從長(zhǎng)到短排列的是無線電波 紅外線 可見光 紫外線 X射線 射線 可見光中 按紅 橙 黃 綠 青 藍(lán) 紫的順序波長(zhǎng)越來越短 故選項(xiàng)B C D正確 5 在電磁波中 下列說法正確的是 A 各種電磁波有明顯的頻率和波長(zhǎng)區(qū)域界限B 射線的頻率一定大于X射線的頻率C X射線的波長(zhǎng)有可能等于紫外線波長(zhǎng)D 可見光波長(zhǎng)一定比無線電波的短 解析 選C D X射線與 射線 X射線與紫外線的界限并不明顯 6 2011 東城區(qū)高二檢測(cè) 北京時(shí)間2003年10月29日 太陽風(fēng)暴襲擊地球 太陽日冕拋射的大量帶電粒子流擊中地球磁場(chǎng) 產(chǎn)生了強(qiáng)磁暴 當(dāng)時(shí)不少地方出現(xiàn)了絢麗多彩的極光 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)槌粞鯇幽芪仗栞椛渲?A 波長(zhǎng)較短的可見光B 波長(zhǎng)較長(zhǎng)的可見光C 波長(zhǎng)較短的紫外線D 波長(zhǎng)較長(zhǎng)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(duì)地球上的動(dòng)植物起保護(hù)作用 故正確選項(xiàng)是C 7 2011 太原高二檢測(cè) 某廣播電臺(tái)發(fā)射 中波 段某套節(jié)目的訊號(hào) 家用微波爐中的微波 VCD機(jī)中的激光 可見光 人體透視用的X光 都是電磁波 它們的頻率分別為f1 f2 f3 f4 則 A f1 f2 f3 f4B f1 f2 f3 f4C f1 f2 f3 f4D f1 f2 f3 f4 解析 選B 電磁波范圍很廣 由于波長(zhǎng)不同 特性不同 可按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短依次排列如下 無線電波 紅外線 可見光 紫外線 X射線 射線 由此可知B選項(xiàng)正確 二 非選擇題8 在電視信號(hào)發(fā)送和接收的過程中 要用到許多電學(xué)元件 將元件名稱和它們?cè)陔娐分械淖饔眠B接起來 攝像機(jī)將聲信號(hào)還原后放出話筒向空中發(fā)送電磁波發(fā)送天線接收空中的電磁波顯像管將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)揚(yáng)聲器將聲信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)接收天線將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào) 解析 9 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 這句提醒警示語是乘坐過飛機(jī)的游客都聽到過的 因?yàn)橛行┛针y就是由于某些乘客在飛行的飛機(jī)中使用手機(jī)造成的 2001 2002年都出現(xiàn)過此類問題 2003年某機(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 請(qǐng)問為什么在飛機(jī)上不能使用手機(jī)和手提電腦呢 包括游戲機(jī) 解析 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)上的導(dǎo)航系統(tǒng)是非常復(fù)雜的 抗干擾能力不是很強(qiáng) 10 2011 揚(yáng)州高二檢測(cè) 某雷達(dá)工作時(shí) 發(fā)射電磁波的波長(zhǎng) 20cm 每秒脈沖數(shù)n 5000 每個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間t 0 02 s 問電磁波的振蕩頻率為多少 最大的偵察距離是多少 解析 電磁波在空中的傳播速度可以認(rèn)為等于真空中的光速c 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)熒光屏上發(fā)射波形和反射波形間的時(shí)間間隔 即可求得偵察距離 為此反射波必須在后一個(gè)發(fā)射波發(fā)出前到達(dá)雷達(dá)接收器 可見 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)脈沖間隔時(shí)間內(nèi)的傳播距離的一半 由c f可得電磁波的振蕩頻率電磁波在雷達(dá)發(fā)射相鄰兩個(gè)脈沖間隔時(shí)間內(nèi)傳播的距離s c t c t 6 104m 所以雷達(dá)的最大偵察距離s 3 104m 方法技巧 雷達(dá)測(cè)距問題分析方法解答雷達(dá)測(cè)距問題的關(guān)鍵是理解雷達(dá)測(cè)距原理 應(yīng)用公式求位移的主要問題是通過題目已知及分析得出發(fā)出脈沖與接收脈沖之間的時(shí)間間隔 Thankyou 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全