粵教版選擇性必修第二冊(cè)4.4電磁波譜課件（30張PPT）

第四章電磁振蕩與電磁波第四節(jié)

電磁波譜粵教版（2019）高中物理選擇性必修第二冊(cè)一、認(rèn)識(shí)電磁波譜電磁波的頻率范圍很廣。無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、Y射線都是電磁波、將它們按波長(zhǎng)或頻率大小的順序排列成譜，如圖所示，稱為電磁波譜。電磁波家族中各個(gè)成員之間既有統(tǒng)一性，又表現(xiàn)出多樣性。它們都是本質(zhì)相同的電磁波，都具有電磁波的性質(zhì)。它們的頻率和波長(zhǎng)各異。頻率低的無線電波由于波長(zhǎng)較長(zhǎng)，較容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，而頻率高的X射線、Y射線由于波長(zhǎng)較短，因此較難觀察到干涉、衍射現(xiàn)象。不同的電磁波，產(chǎn)生機(jī)理表現(xiàn)出多樣性。無線電波是自由電子振蕩產(chǎn)生的，紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的，X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的，γ射線是原子核受激發(fā)后產(chǎn)生的。二、電磁波家族成員的特性及其應(yīng)用無線電波波長(zhǎng)大于1mm(頻率小于300GHz)的電磁波是無線電波。它主要用于通信、廣播及其他信號(hào)傳輸。20世紀(jì)以來，無線電通信迅猛發(fā)展，相繼出現(xiàn)了無線電廣播、雷達(dá)、無線電傳真機(jī)、電視、無線電尋呼機(jī)、移動(dòng)電話等。無線電廣播雷

達(dá)無線電傳真機(jī)微波是無線電波中一個(gè)有限頻帶的簡(jiǎn)稱，即波長(zhǎng)在1mm~1m之間的電磁波.微波的波長(zhǎng)比地球上很多宏觀物體如飛機(jī)、艦船、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、建筑物等的尺寸小得多。因此微波照射到這些物體上將產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射，利用它與幾何光學(xué)相似的這一特點(diǎn)，可以制成方向性很強(qiáng)的微波天線，用來發(fā)射或接收微弱的微波信號(hào)，從而為雷達(dá)、衛(wèi)星通信、導(dǎo)彈等提供必要條件。微波相對(duì)一般的無線電波頻率高很多，可用頻帶很寬。微波攜帶的信息容量大，因此可作為多路通信的載頻。移動(dòng)通信通常用的是800~1800MHz這一頻段?，F(xiàn)已逐漸普及的Wi-Fi也是一種通過微波將個(gè)人電腦、手機(jī)等電子設(shè)備連接到一個(gè)無線局域網(wǎng)的技術(shù)，其工作頻率范圍是2400~2500MHz。這個(gè)范圍被分為14個(gè)頻段，前13個(gè)頻段每個(gè)頻段帶寬20MHz，最后一個(gè)大一些，相鄰的頻段間有疊加區(qū)域，可能會(huì)產(chǎn)生干擾。這也是有時(shí)通過Wi-Fi連接的網(wǎng)速慢的主要原因之一。藍(lán)牙是另一種在生活中常見的無線技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和個(gè)人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換，工作頻率范圍是2400~2483.5MHz，與Wi-Fi同頻段，會(huì)與其產(chǎn)生相互干擾的現(xiàn)象，但一般不會(huì)導(dǎo)致不可用的情況。藍(lán)牙技術(shù)的電磁波覆蓋范圍非常小，半徑約為15m，而Wi-Fi的電磁波覆蓋范圍大，例如家庭使用的Wi-Fi半徑可達(dá)100m。不同物體對(duì)微波的吸收程度不同，如對(duì)于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。水和食物等則會(huì)吸收微波而使自身發(fā)熱，所以微波還可用于食品加工（微波爐）、工業(yè)和醫(yī)療上的加熱與解凍等。紅外線1800年，英國(guó)天文學(xué)家赫歇爾利用溫度計(jì)在日光光譜紅端外觀察到增溫現(xiàn)象，由此發(fā)現(xiàn)了紅外線。它的波長(zhǎng)范圍為0.77μm-1mm，介于無線電波與可見光之間。紅外線的頻率比可見光更接近固體物質(zhì)分子振動(dòng)的固有頻率，更容易引起分子的共振，有明顯的熱效應(yīng)，可以用來加熱物體、烘干油漆和谷物?？局剖称返募t外線烤箱利用的就是紅外線的熱效應(yīng)。紅外線一切物體都在不斷地向外輻射紅外線，不同的物體或物體的溫度不同時(shí)，向外輻射的紅外線強(qiáng)度和頻率都不同。利用靈敏的紅外線探測(cè)器接收物體發(fā)出的紅外線，然后用電子儀器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理以探明被探物體的特征，這種技術(shù)稱為紅外線遙感。紅外線的波長(zhǎng)比可見光更長(zhǎng)，其衍射現(xiàn)象更明顯，更容易透過云霧、煙塵，可實(shí)現(xiàn)全天候紅外線遙感和紅外線高空攝影、軍事上用的紅外線夜視裝置可實(shí)現(xiàn)全天候作戰(zhàn)。紅外線還用于遙控技術(shù)。各種家用電器的遙控器大多數(shù)是利用紅外線脈沖信號(hào)來實(shí)現(xiàn)各種操作的?？梢姽饽軌蛞鹑说囊曈X的光只在一個(gè)很窄的波段內(nèi)，通常稱為可見光，它的波長(zhǎng)范圍為440~770nm。不同頻率(或波長(zhǎng))的可見光顏色不同，頻率最高(波長(zhǎng)最短)的可見光是紫光，頻率最低（波長(zhǎng)最長(zhǎng)）的可見光是紅光。在月球上的宇航員看到的天空是黑的（如圖所示)，這是因?yàn)樵虑蛏蠜]有能散射太陽(yáng)光的大氣。而在地球上，波長(zhǎng)較短的藍(lán)光更容易與空氣分子發(fā)生散射。這種光偏離原來的傳播方向射入我們的眼睛，于是我們看到了藍(lán)天。陰天或者大氣污染較嚴(yán)重時(shí)，空氣中的冰晶或塵粒的數(shù)量較多，各種波長(zhǎng)的可見光都會(huì)被散射，因而天空呈現(xiàn)出灰白色。紫外線1801年，德國(guó)物理學(xué)家里特發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光光譜紫端外面的一段，能夠使含有氯化銀的照相底片感光，由此發(fā)現(xiàn)了紫外線。它的波長(zhǎng)范圍為5~400mm。紫外線具有較大的能量，照射到熒光物質(zhì)上時(shí)能夠使分子受激而發(fā)出可見光，因此具有較強(qiáng)的熒光效應(yīng)。生活中常用的日光燈和滅蚊燈都是通過紫外線激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光的。紫外線還具有明顯的化學(xué)作用，能夠穿透生物的細(xì)胞膜和細(xì)胞核，破壞DNA的分子鍵，使其失去復(fù)制能力或失去活性，因此被普遍用于殺菌或消毒(如圖所示)。另外，紫外線還能促使人體合成維生素D，而維生素D有助于人體對(duì)鈣的吸收而預(yù)防佝僂病。但過強(qiáng)的紫外線也會(huì)使人的眼睛和皮膚受到傷害。X射線1895年，德國(guó)物理學(xué)家倫琴在研究陰極射線時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)了倫琴射線，即X射線。倫琴因此于1905年獲得第一屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

1.（2021·湖南·高二學(xué)業(yè)考試）下列設(shè)備中，利用紫外線使熒光物質(zhì)發(fā)光的是（）A．電視機(jī)遙控器 B．收音機(jī)C．無接觸測(cè)溫儀 D．驗(yàn)鈔機(jī)D課堂練習(xí)2.（2022·廣東廣州·高二期末）“神舟五號(hào)”飛船飛行過程中，由多個(gè)地面測(cè)控站和四艘“遠(yuǎn)望號(hào)”遠(yuǎn)洋航天測(cè)量船組成了測(cè)控網(wǎng)，通過發(fā)射和接收某種波，對(duì)飛船進(jìn)行跟蹤、測(cè)量與控制。這種波是（）A．微波 B．X射線 C．紫外線 D．超聲波A3.（2022·浙江·高二期末）現(xiàn)代生活中人類與電磁波結(jié)下了不解之緣，你認(rèn)為下列陳述中符合事實(shí)的是（）A．麥克斯韋從理論上預(yù)言了電磁波，并通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在B．常用的遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號(hào)來遙控電視機(jī)C．空間有變化的電場(chǎng)（或磁場(chǎng)）存在，一定能形成電磁波D．將手機(jī)放在真空玻璃盒中，撥打該手機(jī)號(hào)碼，手機(jī)會(huì)響鈴（或振動(dòng)）D4.（2022·天津天津·高二期末）下列說法正確的是（）A．電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度都大于在真空中傳播速度B．變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)C．紅外線波長(zhǎng)小于紫外線的波長(zhǎng)D．電磁波是一種物質(zhì)，它具有能量DB6.（2022·廣東·金山中學(xué)高二）電磁波在日常生活和生產(chǎn)中已經(jīng)被大量應(yīng)用，下列說法正確的是（）A．銀行的驗(yàn)鈔機(jī)和家用電器的遙控器發(fā)出的光都是紫外線B．高溫物體和低溫物體都能輻射紅外線C．手機(jī)通話使用的微波，波長(zhǎng)比可見光的波長(zhǎng)短D．在新冠肺炎診斷中，要用射線掃描肺部，是因?yàn)樵陔姶挪ㄖ猩渚€的穿透能力最強(qiáng)B

DD9.（2021·湖南郴州·高二期末）下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（

）A．雷達(dá)是用X光來測(cè)定物體位置的設(shè)備B．使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫做解調(diào)C．電磁波中最容易表現(xiàn)出干涉、衍射現(xiàn)象的是無線電波D．均勻變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)C10.（2021·浙江溫州·高二期末）近年來，我國(guó)科技飛速發(fā)展，在國(guó)防科技方面，科學(xué)家們研發(fā)的反隱身米波雷達(dá)堪稱隱身戰(zhàn)斗機(jī)的克星，它標(biāo)志著我國(guó)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(zhǎng)在1-10m范圍內(nèi)，則對(duì)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．米波和機(jī)械波一樣須靠介質(zhì)傳播C．米波是原子核能級(jí)躍遷得到的 D．米波比紅外線更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象D2.電磁波家族成員的特性及其應(yīng)用

課堂小結(jié)1.認(rèn)識(shí)電磁波譜課堂訓(xùn)練1.（2022·浙江溫州·高二期末）下列四幅圖所涉及的物理知識(shí)，說法正確的是（

）A．圖甲中避雷針的工作原理是靜電屏蔽B．圖乙中電磁爐加熱食物是利用渦流加熱C．圖丙中手機(jī)無線充電是利用電磁感應(yīng)原理D．圖丁中FAST射電望遠(yuǎn)鏡是在無線電波段觀測(cè)天體BCD課堂訓(xùn)練BD課堂訓(xùn)練3.（2022·浙江·寧波市奉化區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校高二期末）關(guān)于電磁波，以下說法中正確的（）A．麥克斯韋推算出電磁波速度等于光速，并提出光是以波動(dòng)形式傳播的一種電磁振動(dòng)B．電磁波具有能量，如食物中的水分子在微波爐微波的作用下熱運(yùn)動(dòng)加劇，溫度升高C．同水波和聲波的傳播一樣，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相互“激發(fā)”的電磁波傳播也離不開介質(zhì)D．X射線片可以用于診斷病情，γ射線可以摧毀病變的細(xì)胞，這兩類電磁波波長(zhǎng)較長(zhǎng)AB課堂訓(xùn)練

ACD課堂訓(xùn)練5.（2022·浙江·湖州中學(xué)高二開學(xué)考試）以下說法中正確的是（）A．磁場(chǎng)是實(shí)際存在于磁體或電流周圍的一種物質(zhì)，可用磁感線來研究磁場(chǎng)的相關(guān)性質(zhì)，故磁感線也是存在的B．法拉第提出了場(chǎng)的概念，并且直觀地描繪了場(chǎng)的清晰圖像C．紅外線可以用于消毒，紫外線可以用于遙感D．電磁波譜中按波長(zhǎng)從大到小排列的順序?yàn)闊o線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線BD課堂訓(xùn)練6.（2021·山東棗莊