人教版高中物理选择性必修二 4.4 电磁波谱 学案
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选择性必修二 4.4 电磁波谱 学案 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 515.9KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-11-30 15:55:58 | ||
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文档简介
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4.4 电磁波谱 学案
一、自主预习
1. 电磁波是个很大的家族，其中有我们熟悉的无线电波，还有__________、__________、__________、__________都是电磁波。
2． 在电磁波大家族中，按波长由长到短排列依次是：无线电波、_______、可见光、_______、X射线、γ射线。
课堂探究
情景设问
太空中的太阳动力学观测台（SDO）可以拍摄到紫外线波段的太阳图像。通过这些图像可以观察到被可见光模糊或者遮挡的日冕等太阳活动。对比波长为 211 nm 的紫外线和可见光的图像可以看出，它与我们常见的太阳大不相同。
除了可见光和紫外线，你还知道太阳能发出哪些波段的电磁波吗？
新知探究
考点一：无线电波
1、无线电波：波长大于 1 mm（频率低于 300 GHz）的电磁波。按波长（频率）划分为若干波段。
2、无线电波的波段划分：
表 1 无线电波的波段划分
3、无线电波的应用 ：
无线电波广泛应用于通信、广播及其他信号传输、天体和物理研究等。
考点二：红外线
1、红外线：是一种光波， λ比无线电波短，比可见光长。所有物体都辐射红外线。
2、红外线的波长：大于760nm
3、特性：热作用
4、所有物体都发射红外线。热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。
5、应用：红外线加热、红外摄影、红外遥感。
图4.4-3 图4.4-4
考点三：可见光
1、可见光：能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为可见光。
2、可见光波长：可见光的波长为 400 760 nm 。波长（频率）范围不同的光表现为不同的颜色。不同波长的单色光组合也能产生不同的颜色，我们看到的白色阳光就是由各种色光组成的（图 4.4-5）。
图4.4-5 大气中的水滴把阳光分解为色光
表 2 各色光在真空中的波长和频率
考点四：紫外线
1、紫外线：在紫光之外，波长范围为 5 370 nm 的电磁波是紫外线。
2、特性：
（1）化学作用
（2）具有较强的荧光效应
（3）促进人体合成维生素D
3、紫外线的应用：
（1）可以利用紫外线灭菌消毒。
（2）能促进钙的吸收，改善身体健康状况。
（3）设计防伪措施。
4、紫外线的危害及预防：过量的紫外线会对机体产生危害。
考点五：X 射线和 γ 射线
波长比紫外线更短的电磁波就是 X 射线和 γ 射线了。
1、X射线
（1）发现过程：1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线的性质时，发现阴极射线(高速电子流)射到玻璃壁上，管壁会发出同种看不见的射线。
（2）产生条件：高速电子流射到任何固体上，都会产生X射线。
（3）特性：穿透本领很大。
（4）X射线的应用：
①可以用来检查人体的内部器官，判断人体组织是否发生了病变（图 4.4-7）。
②工业上，利用 X 射线检查金属构件内部的缺陷。
图4.4-7 利用X射线拍摄的人体组织照片
2、γ射线：波长最短的电磁辐射是 γ 射线，它具有很高的能量。γ射线能破坏生命物质。
（1）特性：穿透本领极强。
（2）应用：工业探伤、医用治疗。
（3）γ 射线的应用：
①医学上，可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症。
②工业上：γ 射线的穿透能力很强，也可用于探测金属构件内部的缺陷。
3、各种电磁波的产生机理、特征和用途的总结：
电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线
波长 大于1 mm 大于760 nm 760～400 nm 370～5 nm 波长更短 波长最短
产生原因 LC电路 一切物体都不停地发射红外线 太阳或光源 高温物体发出的光含有紫外线 高速粒子流撞击固体物质时产生 核辐射
主要特征 波动性强，易衍射 热作用强 引起视觉、感光作用 化学作用、荧光效应 穿透能力强 穿透能力最强
主要用途 通信、广播、导航 加热、遥测、遥感、摄影、夜视 照明、照相 日光灯、灭菌消毒 检查、探测、透视 探测、医疗
三、典例精讲
例题展示
例1：无线电波跟光波的不同在于无线电波（ ）
A．不能发生反射 B．不能通过真空
C．具有较长的波长 D．具有较低的速度
例2：测温是防控新冠肺炎的重要环节。额温枪是通过传感器接收人体辐射的红外线，对人体测温的。下列说法正确的是（ ）
A．红外线是波长比紫外线短的电磁波
B．红外线可以用来杀菌消毒
C．体温越高，人体辐射的红外线越强
D．红外线在真空中的传播速度比紫外线的大
四、核心素养专练
1. 下列几种说法中，正确的是（ ）
A．红外线、可见光、紫外线、γ射线，是按波长由长到短排列
B．紫外线是一种紫色的可见光
C．均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场
D．光的干涉、衍射现象说明光波是横波
2. 下列说法正确的有（ ）
A．光速不变原理是广义相对论的两个基本假设之一
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验证实了光的电磁理论
C．电磁波频率由低到高的排序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、γ射线、X射线
D．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
3. 我国研制的反隐身米波雷达发射无线电波的波长在1～10m范围内，该无线电波与可见光相比，有（ ）
A．更长的波长 B．更高的频率 C．更大的速度 D．更多的能量
4. 电磁波广泛应用在现代医疗中，下列不属于电磁波应用的医用器械有（ ）
A．杀菌用的紫外灯
B．拍胸片的X光机
C．测量体温的红外线测温枪
D．检查血流情况的超声波“彩超”机
五、参考答案
自主预习
1. 电磁波家族有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 等组成的
故答案为：红外线，可见光，紫外线，X射线。
2. 红外线、紫外线。
典例精讲
例1. 无线电波跟光波一样，也能够发生反射，也能在真空中传播，在真空中的传播速度也相同，唯一不同的是，无线电波具有较长的波长。故ABD错误，C符合题意。
故选：C。
例2. A、红外线和紫外线都属于电磁波，且红外线的波长比紫外线的长，故A错误；
B、紫外线可用于杀菌消毒，红外线具有热效应，故B错误；
C、额温枪能测温度是因为温度不同的人体辐射的红外线强弱不同，体温越高，人体辐射的红外线越强，故C正确；
D、任何频率的电磁波在真空中的传播速度都相同，等于光速，故D错误。
故选：C。
核心素养专练
1． A、红外线、可见光、紫外线、γ射线，是按波长由长到短排列，故A正确；
B、紫外线是一种波长比紫色光短的不可见光，故B错误。
C、根据麦克斯韦的电磁波理论可知，均匀变化的电场可产生恒定的磁场，故C错误。
D、光的干涉和衍射现象说明光波是一种波，但不能说明是横波，故D错误。
故选：A。
2． A、光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，故A错误；
B、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故B错误；
C、电磁波频率变大排序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，故C错误；
D、根据相对性原理，在所有惯性系中，物理定律有相同的表达形式，即一切物理规律都是相同的，故D正确；
故选：D。
3．雷达发射无线电波的波长在1～10m范围内，该无线电波与可见光相比，有更长的波长，而频率较低，能量也较低，对于它们的传播速度大小是相等的，故A正确，BCD错误；
故选：A。
4．A、杀菌用的紫外灯利用了紫外线杀菌消毒的作用，故A正确.
B、拍胸片的X光机利用了X光的穿透本领高的特点，故B正确.
C、测量体温的红外线测温枪利用了红外线的热效应强的特点，故C正确.
D、电磁波谱包括：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，检查血流情况的超声波“彩超”机，利用超声波的多普勒效应，但超声波不属于电磁波，而属于机械波，故D错误.
本题选不属于电磁波应用的，
故选：D。
4.4 电磁波谱 学案
一、自主预习
1. 电磁波是个很大的家族，其中有我们熟悉的无线电波，还有__________、__________、__________、__________都是电磁波。
2． 在电磁波大家族中，按波长由长到短排列依次是：无线电波、_______、可见光、_______、X射线、γ射线。
课堂探究
情景设问
太空中的太阳动力学观测台（SDO）可以拍摄到紫外线波段的太阳图像。通过这些图像可以观察到被可见光模糊或者遮挡的日冕等太阳活动。对比波长为 211 nm 的紫外线和可见光的图像可以看出，它与我们常见的太阳大不相同。
除了可见光和紫外线，你还知道太阳能发出哪些波段的电磁波吗？
新知探究
考点一：无线电波
1、无线电波：波长大于 1 mm（频率低于 300 GHz）的电磁波。按波长（频率）划分为若干波段。
2、无线电波的波段划分：
表 1 无线电波的波段划分
3、无线电波的应用 ：
无线电波广泛应用于通信、广播及其他信号传输、天体和物理研究等。
考点二：红外线
1、红外线：是一种光波， λ比无线电波短，比可见光长。所有物体都辐射红外线。
2、红外线的波长：大于760nm
3、特性：热作用
4、所有物体都发射红外线。热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。
5、应用：红外线加热、红外摄影、红外遥感。
图4.4-3 图4.4-4
考点三：可见光
1、可见光：能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为可见光。
2、可见光波长：可见光的波长为 400 760 nm 。波长（频率）范围不同的光表现为不同的颜色。不同波长的单色光组合也能产生不同的颜色，我们看到的白色阳光就是由各种色光组成的（图 4.4-5）。
图4.4-5 大气中的水滴把阳光分解为色光
表 2 各色光在真空中的波长和频率
考点四：紫外线
1、紫外线：在紫光之外，波长范围为 5 370 nm 的电磁波是紫外线。
2、特性：
（1）化学作用
（2）具有较强的荧光效应
（3）促进人体合成维生素D
3、紫外线的应用：
（1）可以利用紫外线灭菌消毒。
（2）能促进钙的吸收，改善身体健康状况。
（3）设计防伪措施。
4、紫外线的危害及预防：过量的紫外线会对机体产生危害。
考点五：X 射线和 γ 射线
波长比紫外线更短的电磁波就是 X 射线和 γ 射线了。
1、X射线
（1）发现过程：1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线的性质时，发现阴极射线(高速电子流)射到玻璃壁上，管壁会发出同种看不见的射线。
（2）产生条件：高速电子流射到任何固体上，都会产生X射线。
（3）特性：穿透本领很大。
（4）X射线的应用：
①可以用来检查人体的内部器官，判断人体组织是否发生了病变（图 4.4-7）。
②工业上，利用 X 射线检查金属构件内部的缺陷。
图4.4-7 利用X射线拍摄的人体组织照片
2、γ射线：波长最短的电磁辐射是 γ 射线，它具有很高的能量。γ射线能破坏生命物质。
（1）特性：穿透本领极强。
（2）应用：工业探伤、医用治疗。
（3）γ 射线的应用：
①医学上，可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症。
②工业上：γ 射线的穿透能力很强，也可用于探测金属构件内部的缺陷。
3、各种电磁波的产生机理、特征和用途的总结：
电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线
波长 大于1 mm 大于760 nm 760～400 nm 370～5 nm 波长更短 波长最短
产生原因 LC电路 一切物体都不停地发射红外线 太阳或光源 高温物体发出的光含有紫外线 高速粒子流撞击固体物质时产生 核辐射
主要特征 波动性强，易衍射 热作用强 引起视觉、感光作用 化学作用、荧光效应 穿透能力强 穿透能力最强
主要用途 通信、广播、导航 加热、遥测、遥感、摄影、夜视 照明、照相 日光灯、灭菌消毒 检查、探测、透视 探测、医疗
三、典例精讲
例题展示
例1：无线电波跟光波的不同在于无线电波（ ）
A．不能发生反射 B．不能通过真空
C．具有较长的波长 D．具有较低的速度
例2：测温是防控新冠肺炎的重要环节。额温枪是通过传感器接收人体辐射的红外线，对人体测温的。下列说法正确的是（ ）
A．红外线是波长比紫外线短的电磁波
B．红外线可以用来杀菌消毒
C．体温越高，人体辐射的红外线越强
D．红外线在真空中的传播速度比紫外线的大
四、核心素养专练
1. 下列几种说法中，正确的是（ ）
A．红外线、可见光、紫外线、γ射线，是按波长由长到短排列
B．紫外线是一种紫色的可见光
C．均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场
D．光的干涉、衍射现象说明光波是横波
2. 下列说法正确的有（ ）
A．光速不变原理是广义相对论的两个基本假设之一
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验证实了光的电磁理论
C．电磁波频率由低到高的排序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、γ射线、X射线
D．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
3. 我国研制的反隐身米波雷达发射无线电波的波长在1～10m范围内，该无线电波与可见光相比，有（ ）
A．更长的波长 B．更高的频率 C．更大的速度 D．更多的能量
4. 电磁波广泛应用在现代医疗中，下列不属于电磁波应用的医用器械有（ ）
A．杀菌用的紫外灯
B．拍胸片的X光机
C．测量体温的红外线测温枪
D．检查血流情况的超声波“彩超”机
五、参考答案
自主预习
1. 电磁波家族有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 等组成的
故答案为：红外线，可见光，紫外线，X射线。
2. 红外线、紫外线。
典例精讲
例1. 无线电波跟光波一样，也能够发生反射，也能在真空中传播，在真空中的传播速度也相同，唯一不同的是，无线电波具有较长的波长。故ABD错误，C符合题意。
故选：C。
例2. A、红外线和紫外线都属于电磁波，且红外线的波长比紫外线的长，故A错误；
B、紫外线可用于杀菌消毒，红外线具有热效应，故B错误；
C、额温枪能测温度是因为温度不同的人体辐射的红外线强弱不同，体温越高，人体辐射的红外线越强，故C正确；
D、任何频率的电磁波在真空中的传播速度都相同，等于光速，故D错误。
故选：C。
核心素养专练
1． A、红外线、可见光、紫外线、γ射线，是按波长由长到短排列，故A正确；
B、紫外线是一种波长比紫色光短的不可见光，故B错误。
C、根据麦克斯韦的电磁波理论可知，均匀变化的电场可产生恒定的磁场，故C错误。
D、光的干涉和衍射现象说明光波是一种波，但不能说明是横波，故D错误。
故选：A。
2． A、光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，故A错误；
B、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故B错误；
C、电磁波频率变大排序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，故C错误；
D、根据相对性原理，在所有惯性系中，物理定律有相同的表达形式，即一切物理规律都是相同的，故D正确；
故选：D。
3．雷达发射无线电波的波长在1～10m范围内，该无线电波与可见光相比，有更长的波长，而频率较低，能量也较低，对于它们的传播速度大小是相等的，故A正确，BCD错误；
故选：A。
4．A、杀菌用的紫外灯利用了紫外线杀菌消毒的作用，故A正确.
B、拍胸片的X光机利用了X光的穿透本领高的特点，故B正确.
C、测量体温的红外线测温枪利用了红外线的热效应强的特点，故C正确.
D、电磁波谱包括：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，检查血流情况的超声波“彩超”机，利用超声波的多普勒效应，但超声波不属于电磁波，而属于机械波，故D错误.
本题选不属于电磁波应用的，
故选：D。