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4.4 电磁波谱
1、电磁波谱:
按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱,叫电磁波谱。
一、电磁波谱
2、由无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线合起来构成范围非常广阔的电磁波谱。
一、电磁波谱
无线电波
微波
红外线
可见光
紫外线
可见光
X射线
γ射线
从左向右频率逐渐增大,波长逐渐减小
不同的电磁波由于具有不同的频率,才具有不同的特性
典例精析
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
解析: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。
C
变式训练
现在用于家庭烹调加热食物的家用电器种类很多,加热的原理也不尽相同,下列加热装置中,直接使食物分子振动,从而起到加热作用的装置是( )
A.电饭煲 B.微波炉 C.电磁灶 D.石油气炉
B
解析:电饭煲是通过电流的热效应而发热的;微波炉通过微波使水分子振荡而加热;电磁灶利用的电磁感应原理;石油气炉是利用的天然气燃烧生热而加热食物;
故符合答案的只有微波炉;
故选:B。
一、电磁波谱
可见我们看到的只是电磁波谱中的小小的一部分!
让我们深入了解一下电磁波谱吧!
一、电磁波谱
二、无线电波
1、无线电波:波长大于1mm(频率小于300GHz)的电磁波
2、用途:通信、广播和天体
物理研究等
通信
广播
通过无线电波遥控天体
广播电视塔
雷达天线
无线电话
世界最大的球面射电望远镜 FAST(贵州)
Wi-Fi联网
与
蓝牙数据传送
做一做
1、红外线:是一种波长比红 光的波长还长的不可见光。其波长范围很宽,约750nm~1×106nm。
三、红外线
2、由英国物理学家赫谢尔于1800年首先发现红外线,一切物体都在不停地辐射红外线,物体温度越高,辐射红外线的本领越强。
3、红外线具有显著热作用。
4、用途:红外摄影、红外遥感技术.
三、红外线
红外摄影
非接触红外测温
夜视仪
红外摄影
红外遥感地图
红外体温探测
许多动物具有发达的红外感受器官,因此在夜间也可以"看到"物体。查一查哪些动物有这方面的功能。
响尾蛇毒性很大,它的眼睛对可见光几乎失去了作用。但是它有“热眼”它能够接收小动物身上发出来的红外辐射,并把外界温差和红外线通过神经反映给大脑,大脑发出相应的“命令”,引导毒蛇去猎取食物。
做一做
典例精析
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
C
答案: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。
变式训练
“远望”号航天测量船,通过发射和接收一种波。对“嫦娥一号”进行跟踪、测量与控制。这种波是( )
A.红外线 B.紫外线 C.超声波 D.微波
D
答案:A、红外线的主要应用是电视机、空调的遥控器。故A不正确。
B、紫外线用来杀毒消菌。故B不正确。
C、超声波是声波,不能携带电磁波信号。故C不正确。
D、微波是电磁波,跟踪、测控就是利用了它。故D正确。
故选:D。
红外线感应防盗报警器
它是将红外线遥感探测技术和无线数码遥控技术结合的高科技新型产品,利用人体所产生的微弱红外线而触发。当有人试图进入它的探测范围时,它就会发出警报声,直到人离开才停止。
红外线反射型检测传感器
它是一种一体化的红外线发射、接收器件,内部包含红外线发射、接收及信号放大与处理电路,能够以非接触的形式检测出前方一定范围内的人体或物体。工作稳定可靠,性能优良,可广泛应用于各种自动检测、报警和控制等装置中。如:光电计数器,接近式照明开关,自动干手器,自控水龙头,
感应门铃,倒车告警电路
红外线水分计
利用红外线照射加温功能,使被测试样本内的水分蒸发散失,自动换算其含水率,适用于各形式的产品水分测定, 依其功能特性可分为上皿天平式、电子天平式、陶瓷热管式及最新研发产品----微量水分计
红外温度变送器
它是一个非接触测量系统,根据红外辐射的测量原理,由一个滤镜和红外探测器(热电偶堆)组成。使用时对准目标物体,能测量物体的温度
四、可见光
1、能作用于人的眼睛并引起视觉的称为可见光,如:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色光。
在电磁波中是一个很窄的波段,(波长为750nm~370nm) 。
2、应用:观察物体,照像等等。
新课
波长(频率)范围不同的光表现为不同的颜色。
色散
彩虹
四、可见光
天空为什么是蓝色的?
阳光进入大气时,波长较长的色光,如红光,透射力大,能透过大气射向地面;而波长短的紫、蓝、青色光,碰到大气分子、冰晶、水滴等时,就很容易发生散射现象。被散射了的紫、蓝、青色光布满天空,就使天空呈现出一片蔚蓝了。
四、可见光
早晨或傍晚的天空为什么会出现彩霞?
朝霞
晚霞
傍晚和早晨,太阳斜射大气,光线在大气中的运行距离变长,蓝紫光在大气中已散射完,剩余的红、橙光较多,红、橙光占优势,因此傍晚时天空呈橙红色。
典例精析
关于电磁波下列说法正确的是( )
A.可见光不是电磁波
B.微波炉用来加热的微波不是电磁波
C.黑体既会吸收电磁波也会反射电磁波
D.电磁波传播是一份一份的,每一份称为一个光子
D
答案:A、可见光、红外线及X射线等均为电磁波,故A错误;
B、微波炉内的微波是波长较短的电磁波,故B错误;
C、能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射而不发生反射,这样的物体称为黑体,但不一定黑色的,故C错误;
D、爱因斯坦提出,电磁波在发射和吸收时是一份一份传播的,每一份称为一个光量子,简称为光子,故D正确。
故选:D。
变式训练
可见光属于( )
A.电磁波 B.次声波 C.超声波 D.机械波
解析:可见光的波长范围为760nm~400nm,是电磁波谱中人眼可以感知的部分,所以可见光属于电磁波;而次声波和超声波属于声波,声波是发声体产生的振动在空气或其他物质中传播,它们都是机械波。
故选:A。
A
五、紫外线
1、紫外线是一种波长比紫光还短的不可见光;其波长范围约 5nm~370nm。
2、德国物理学家里特于1801年首先发现的,
一切高温物体发出的光中,都有紫外线。
3、作用:荧光、化学作用、杀菌消毒。
典例精析
下列关于紫外线的说法中正确的是( )
A.照射紫外线可增进人体对钙的吸收,因此人们应尽可能多地接受紫外线的照射
B.紫外线是一种可见光
C.紫外线有很强的荧光效应,可用于防伪
D.紫外线有杀菌消毒的作用,是因为其有热效应
C
解析:适量照射紫外线,能合成维生素D,促使人体对钙的吸收,过度的照射可能对皮肤产生伤害,故A错误;
紫外线是不可见光,故B错误;
利用紫外线的荧光效应来做防伪标识,故C正确;
紫外线化学效应强,所以能杀菌,故D错误.
故选:C。
变式训练
根据电磁波谱选出下列各组电磁波,其中频率互相交错重叠,且波长顺序由短到长排列的是( )
A.微波、红外线、紫外线 B.γ射线、X射线、紫外线
C.紫外线、可见光、红外线 D.紫外线、X射线、γ射线
B
解析:A、微波、红外线、紫外线波长从长到短排列。故A错误。
B、γ射线、X射线、紫外线波长从短到长排列,且范围互相交错重叠。故B正确。
C、紫外线、可见光、红外线波长从短到长排列,但是范围不互相交错重叠。故C错误。
D、紫外线、X射线、γ射线波长从长到短排列。故D错误。
故选:B。
五、紫外线
紫外线验钞
紫外杀菌灯
紫外光刻机
五、紫外线
使皮肤老化产生皱纹、产生斑点、造成皮肤粗糙、造成皮肤炎、造成皮肤癌
利用紫外线的荧光作用检验人民币的真伪
紫外线杀菌灯
防紫外线雨伞
1、伦琴射线(X射线)是一种波长比紫外线更短的不可见光。
X射线波长:10-8m ----10-12m。
①特点:有较强的穿透能力。
六、伦琴射线和γ射线
②德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现。
六、伦琴射线和γ射线③应用:医学检查、安全检查X射线照射下的鱼在线检测X射线光片
金属探伤仪
X射线安检仪
2、γ射线:波长最短的电磁波。
波长小于10-10m。
①特点:具有很高的能量;
更强的穿透能力。
六、伦琴射线和γ射线
②医学治疗γ刀、金属探伤。
γ射线治疗癌症
典例精析
(多选)在电磁波中,波长按从长到短排列的是( )
A.无线电波、可见光、红外线
B.无线电波、可见光、γ射线
C.红光、黄光、绿光
D.紫外线、X射线、γ射线
BCD
答案:电磁波谱按波长从长到短的排列顺序依次是无线电波→红外线→可见光(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)→紫外线→X射线→γ射线,由此可知B、C、D选项正确。
变式训练
电磁波在生活中有着广泛的应用.不同波长的电磁波具有不同的特性,因此也有不同的应用.下列器材与其所应用的电磁波对应关系不正确的是( )
A.雷达——无线电波 B.手机——X射线
C.紫外消毒柜——紫外线 D.遥控器——红外线
B
解析:雷达是利用了无线电波中微波来测距的,故A正确;
手机采用的是无线电波,X射线对人体有很大的辐射,不能用于通信,故B错误;
紫外线具有很强的消毒作用,故C正确;
红外线可以用于遥控器,故D正确。
故选:B
巩固练习
1.下列各组电磁波,按波长由长到短排列正确的是( )
A.紫外线、可见光、红外线、 γ射线
B.可见光、红外线、紫外线、 γ射线
C.γ射线、红外线、紫外线、可见光
D.红外线、可见光、紫外线、 γ射线
D
2.(多选)下列关于电磁波谱各成员的说法正确的是( )
A.最容易发生衍射现象的是无线电波
B.紫外线有明显的热效应
C.X射线穿透能力较强,所以可用来做检查工件
D.晴朗的天空看起来是蓝色是光散射的结果
ACD
巩固练习
3.(多选)在下列说法中符合实际的是( )
A.医院里常用X射线对病房和手术室消毒
B.医院里常用紫外线对病房和手术室消毒
C.在人造卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力
D.在人造卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘 的能力
BD
巩固练习
4.下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象.请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上.
(1)X光机 ;
(2)紫外线灯 ;
(3)理疗医用“神灯”照射伤口,可使伤口愈合较好.这里的“神灯”是利用了 .
A.光的全反射; B.紫外线具有很强的荧光作用;
C.紫外线具有杀菌消毒作用; D.X射线的很强的贯穿力;
E.红外线具有显著的热作用; F.红外线波长较长易发生衍射.
D
C
E
巩固练习
寻找地外文明
STSE
工业探伤医用治疗
贯穿能力最强
检查探测医用透视
感光技术医用消毒
摄影
照明
加热
遥感
遥控
无线电技术
应用
贯穿能力强
化学作用
荧光效应
杀菌消毒
引起视觉
波动性强
特性
射线
X射线
紫外线
可见光
红外线
无线电波
波谱
热效应
电磁波的种类和应用归纳
产生
机理
振荡电路
中自由电
子作周期
性运动产
生的
原子外层电子受激发产生
原子内层
电子受激
发产生
原子核
受激发
产生
七、电磁波传递能量
①电磁波具有能量。
微波炉,食物增加的能量是微波给的。
②电磁波是一种物质存在的形式。
八、太阳辐射能量的相对大小波长λ/nm400800120016002000紫外线可见光红外线黄绿光0①阳光含有:无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线。②太阳辐射的能量集中在可见光、红外线、紫外线三个区域。③阳光中波长在5.5x10-7m的黄绿光附近,辐射的能量最强,这区域恰好是人眼最敏感。一、电磁波谱
1.电磁波谱 :按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱,叫做电磁波谱
2.波长从大到小的顺序:无线电波、光波(红外线、可见光、紫外线)、X射线、γ射线
二.电磁波的能量
电磁波有能量。电磁波是一种物质。
三.太阳辐射
太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域。黄绿光附近,辐射的能量最强。
知识小结
1、对红外线的作用和来源正确的叙述有( )
A、一切物体都在不停地辐射红外线
B、红外线有很强的荧光效应
C、红外线最显著的作用是热作用
D、红外线容易穿过云雾烟尘
牛刀小试
ACD
2.有些动物在夜间几乎什么也看不见,而猫头鹰在夜间却有很好的视力:其原因为( ).
A.不需要光线,也能看到
B.自身眼睛发光,照亮搜索目标
C.可对红外线产生视觉
D.可对紫外线产生视觉
C
牛刀小试
3、被誉为“神刀”的γ 刀在治疗脑肿瘤的时候不需要对患者实施麻醉,手术时间短。用γ 刀治疗脑肿瘤主要是利用了( )
A. γ射线具有很强的穿透能力
B. γ射线很强的电离能力
C. γ射线具有很高的能量
D. γ射线很容易绕过障碍物继续向前传播
AC
牛刀小试
波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线
特性
应用
化学作用、荧光效应、杀菌消毒
穿透能力强
穿透能力强
通讯广播导航等
加热烘干医疗红外摄影遥测遥控等
波动性强
热作用
使人类产生视觉
感光技术、黑光灯、杀菌消毒、医疗等
照明照相加热等
工业探伤、医学透视等
工业探伤、医学治疗等
课堂小结
1.共同点
(1)它们在本质上都是电磁波,它们的行为服从相同的规律,
各波段之间的区别并没有绝对的意义。
(2)都遵守公式v=λf,它们在真空中的传播速度都是 c=3×108 m/s。
(3)它们的传播都不需要介质。
(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。
各种电磁波的共性与区别
2.不同点
(1)不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性,波长越长越容易产生衍射现象,波长越短穿透能力越强。
(2)同频率的电磁波,在不同介质中传播速度不同.不同频率的电磁波,在同一种介质中传播时,频率越大,折射率越大,速度越小。
(3)它们的产生机理不同:
无线电波 振荡电路中电子周期性运动产生
红外线、可见光和紫外线 原子的外层电子受激发后产生
X射线 原子的内层电子受激发后产生
γ射线 原子核受激发后产生
特点 用途
无线电波 波动性强 通讯、广播、导航
红外线 热作用强 加热、遥测、遥感、红外线制导
可见光 感光性强 照明、照相等
紫外线 化学作用 荧光效应 杀菌消毒、治疗皮肤病等
X射线 穿透力强 检查、探测、透视、治疗
γ射线 穿透力最强 探测、治疗
(4)它们的用途不同: