第14章 5 电磁波谱 （word版含答案）

5　电磁波谱
[学科素养与目标要求]　
物理观念：1.了解什么是电磁波谱，知道各种可见光和不可见光与无线电波一样，也是电磁波.2.知道电磁波具有能量，知道电磁波是一种物质．
科学思维：了解不同波长电磁波的特性及其主要用途．
科学态度与责任：了解电磁波的应用和其在科技、经济、社会发展中的作用．
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排列成谱，叫做电磁波谱．
2．按照波长从长到短依次排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．不同的电磁波由于具有不同的波长(频率)，才具有不同的特性．
二、电磁波的特性及应用
1．无线电波：波长大于1 mm(频率小于300 GHz)的电磁波是无线电波，主要用于通信、广播及其他信号传输．
2．红外线
(1)红外线是一种光波，波长比无线电波短，比可见光长，不能引起人的视觉．
(2)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．
(3)红外线主要用于红外遥感和红外高速摄影．
3．可见光：可见光的波长在760 nm到400 nm之间．
4．紫外线
(1)波长范围在5_nm到370_nm之间，不能引起人的视觉．
(2)具有较高的能量，应用于灭菌消毒，具有较强的荧光效应，用来激发荧光物质发光．
5．X射线和γ射线
(1)X射线频率比紫外线高，穿透力较强，用来检查工业部件有无裂纹或气孔，医学上用于人体透视．
(2)γ射线频率比X射线还要高，具有很高的能量，穿透力更强，医学上用来治疗癌症，工业上用于探测金属部件内部是否有缺陷．
三、电磁波传递能量
电磁波是运动中的电磁场，各种各样的仪器能够探测到许许多多的电磁波，表明电磁波可以传递能量．
四、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，在眼睛最敏感的黄绿光附近，辐射的能量最强．
判断下列说法的正误．
(1)各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线．(　×　)
(2)红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用．(　√　)
(3)X射线的穿透本领比γ射线更强．(　×　)
(4)低温物体不能辐射红外线．(　×　)
一、电磁波谱
各种电磁波的共性
(1)在本质上都是电磁波，遵循相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义．
(2)都遵循公式v＝λf，在真空中的传播速度都是c＝3×108 m/s.
(3)传播都不需要介质．
(4)都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．
例1　(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(　　)
A．波长不同的电磁波在本质上完全相同
B．电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象
C．电磁波谱的频带很宽
D．电磁波的波长很短，所以电磁波的频带很窄
答案　AC
解析　电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的，只是波长或频率不同而已．其中波长最长的波跟波长最短的波之间的频率相差1020倍，电磁波谱的频带很宽．
例2　(2016·上海卷)各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是(　　)
A．γ射线、紫外线、可见光、红外线
B．γ射线、红外线、紫外线、可见光
C．紫外线、可见光、红外线、γ射线
D．红外线、可见光、紫外线、γ射线
答案　A
解析　在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，所以选项A正确．
二、电磁波的特性及应用
电磁波在我们日常生活中应用相当广泛，请你列举出下列电磁波的应用实例：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线．
答案　无线电波：收音机；红外线：电烤箱；可见光：人看到的五彩缤纷的世界；紫外线：紫外线消毒灯；X射线：X光透视机；γ射线：γ射线探伤．
不同电磁波的特性及应用
电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线
频率 由左向右，频率变化为由小到大
真空中的波长 由左向右，波长变化为由长到短
特性 波动性强 热效应强 感光性强 化学作用、 荧光效应强 穿透力强 穿透力最强
用途 通信、广播、天体物理研究 遥控、遥测、加热、红外摄像、红外制导 照明、 照相等 日光灯、杀菌、防伪、治疗皮肤病等 检查、探测、透视、治疗 探测、 治疗
例3　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，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用________．
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射线有很强的贯穿力
E．红外线具有显著的热效应
F．红外线波长较长，易发生衍射
答案　(1)D　(2)C　(3)E
解析　(1)X光机是用来透视人体内部器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了X射线，故选择D.
(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，故选择C.
(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，故选择E.
[学科素养]　例3考查了不同电磁波的特征及应用，体现了“物理观念”的学科素养．又通过这些例子，让学生了解物理现象在一些医疗器械中的应用，体现了“科学态度与责任”的学科素养．
针对训练　关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是(　　)
A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体
B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C．电磁波频率最大的是γ射线，最容易用它来观察衍射现象
D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光
答案　D
解析　X射线有很强的穿透本领，常用于医学透视人体，红外线没有，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波中频率最大的是γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，C错误.
1．(电磁波谱)(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
答案　BCD
解析　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．
2．(电磁波谱)下列各组电磁波，按衍射能力由强到弱的正确排列是(　　)
A．γ射线、红外线、紫外线、可见光
B．红外线、可见光、紫外线、γ射线
C．可见光、红外线、紫外线、γ射线
D．紫外线、可见光、红外线、γ射线
答案　B
3．(电磁波的特性及应用)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
答案　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．
4．(电磁波的特性及应用)如图1所示的容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显示的温度明显上升， 则由此可判定(　　)
图1
A．含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的
B．含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的
C．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的
D．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的
答案　C
解析　紫外线具有荧光效应，红外线热效应明显，可见光有视觉感应，地面呈现的是圆形黑影，说明含碘的二硫化碳溶液对于可见光是不透明的；温度计显示的温度明显上升，红外线热效应明显，故说明含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的．故选C.
考点一　电磁波谱
1．一种电磁波入射到半径为1 m的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱中的(　　)
A．可见光 B．γ射线
C．无线电波 D．紫外线
答案　C
2．在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)三个波段的频率大小关系是(　　)
A．红外线的频率最大，可见光的频率最小
B．伦琴射线的频率最大，红外线的频率最小
C．可见光的频率最大，红外线的频率最小
D．伦琴射线的频率最大，可见光的频率最小
答案　B
解析　在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)按照频率从大到小的排列顺序是：伦琴射线(X射线)、可见光、红外线．
考点二　电磁波的特性及应用
3．关于紫外线的以下说法中正确的是(　　)
A．照射紫外线可增进人体对钙质的吸收，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
答案　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．
4．(多选)电磁波按波长大小的顺序把它们排列成谱，如图1所示，由电磁波谱可知(　　)
图1
A．微波是不可见光
B．红外线可以灭菌消毒
C．紫外线的波长比红外线长
D．X射线能穿透物质，可以用来检查生物骨骼结构
答案　AD
解析　微波是不可见光，选项A正确；红外线有热效应，紫外线可以灭菌消毒，选项B错误；紫外线的波长比红外线短，选项C错误；X射线能穿透物质，可以用来检查生物骨骼结构，选项D正确．
5．(多选)2015年12月，中国“可见光通信系统关键技术研究”获得重大突破——可见光通信的实时通信速率已经提高至50 Gbps，相当于0.2 s即可下载一部高清电影．关于可见光，下列说法正确的是(　　)
A．可见光中的红光比紫光的频率低
B．可见光不能在真空中传播
C．可见光波长越长，越容易发生衍射现象
D．可见光能发生光的干涉和衍射现象，说明光是横波
答案　AC
解析　可见光中的红光比紫光的频率低，选项A正确；可见光能在真空中传播，选项B错误；可见光波长越长，越容易发生衍射现象，选项C正确；可见光能发生偏振现象，说明光是横波，选项D错误．
6．在烤箱中能看见一种淡红色的光，下列关于这种光的说法中正确的是(　　)
A．是电热丝发出的红外线
B．是电热丝发出的红光
C．主要是利用这种光为食物加热
D．给食物加热是利用比这种光波长更短的电磁波
答案　B
解析　烤箱中看到的淡红色的光是可见的红光，起加热作用的主要是波长较长的红外线，而不是红光，故正确选项为B.
7．“红外夜视仪”在夜间也能看清黑暗中的物体，主要是因为(　　)
A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体
B．一切物体均在不停地辐射红外线
C．一切高温物体均在不停地辐射红外线
D．“红外夜视仪”发射出γ射线，被视物体受到激发而放出红外线
答案　B
解析　所有物体都发射红外线，因而“红外夜视仪”可以看清黑暗中的物体．
8．下列说法中正确的是(　　)
A．各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线
B．红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用
C．X射线的穿透本领比γ射线更强
D．低温物体不能辐射红外线
答案　B
解析　干涉和衍射现象是光的波动性的体现，波长越长，越容易产生，而γ射线波长最短，故A选项错误；频率越高，穿透本领越强，故C选项错误；一切物体都能辐射红外线，故D错误．
9．(多选)许多光学现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，正确的是(　　)
A．紫外验钞机是利用紫外线的化学作用
B．X光透视利用的是光的衍射现象
C．工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力
D．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点
答案　CD
解析　紫外验钞机是利用紫外线照射印刷在钞票上的荧光文字，发出可见光，使这些文字能被肉眼看到，利用了紫外线的荧光效应，A项错误．X射线具有较强的穿透能力，在医学上用它来透视人体，检查病变和骨折情况，B项错误．γ射线具有极强的穿透能力，工业上的金属探伤就是利用这个原理，C项正确．一切物体都在不停地辐射红外线，红外遥感技术就是利用这个原理，D项正确．
10．太阳光通过三棱镜时，在竖直放置的屏幕上形成如图2所示的光带NP(忽略三棱镜对各色光的吸收)．若将灵敏温度计的测温端放在屏幕上的MN、NP、PQ区域时，在哪个区域上升的示数最大(　　)
图2
A．MN B．NP
C．PQ D．无法确定
答案　C
解析　由光的色散可知P、N分别是红光和紫光，所以PQ区域是红外线，红外线有热效应，则该区域温度最高，C正确．
11．红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况．地球大气中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能强烈吸收某些波长范围的红外辐射，即地面物体发出的某些波长的电磁波，只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收．如图3所示为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况，由图可知，在该波段红外遥感卫星大致能够接收到的波长范围为(　　)
图3
A．2.5～3.5 μm B．4～4.5 μm
C．5～7 μm D． 8～13 μm
答案　D
解析　由题图可知，8～13 μm波段的红外线，水和CO2几乎均不吸收，故选项D正确，A、B、C错误．