4.4 电磁波谱 课件 2023-2024学年高二物理人教版（2019）选择性必修2(共26张PPT)
文档属性
| 名称 | 4.4 电磁波谱 课件 2023-2024学年高二物理人教版（2019）选择性必修2(共26张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-01-11 22:20:56 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
第4节 电磁波谱
第四章 交变电流
如图，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？
1.认识电磁波谱。
2.知道各种可见光和不可见光与无线电波一样，也是电磁波。
3.了解不同波长(或频率)范围的电磁波的特性以及应用。
知识点一：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，叫电磁波谱。
2.电磁波包括：
无线电波、红外线、可见光、紫外线、 X 射线、γ 射线等。不同电磁波具有不同的波长（频率），具有不同的特性。
无线电波
100m
1m
1cm
0.01cm
1000nm
10nm
0.01nm
0.01nm
700nm
600nm
500nm
400nm
红外线
紫外线
X 射线
γ 射线
可见光
电磁波谱
1.在电磁波中，波长按从短到长排列的是( )
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
练一练
A
知识点二：无线电波
1.无线电波
（1）定义：技术上把波长大于 1mm（频率低于 300 GHz）的电磁波称作无线电波。
（2）按波长（频率）划分为分为长波、中波、短波、微波。
不同波段的无线电波的传播特点不一样，发射、接收所用的设备和技术也不尽相同，因此各有不同的用途。
无线电波的波段划分
波段 波长 /m 频率 /MHz 传播方式 主要用途
长波 30000～3000 0.01 ～ 0.1 地波 广播、导航
中波 3000 ～ 200 0.1 ～ 1.5 地波和天波
中短波 200 ～ 50 1.5 ～ 6 天波 调幅（AM）广播、导航
短波 50 ～ 10 6 ～ 30
波段 波长 /m 频率 /MHz 传播方式 主要用途
微波 米波（VHF） 10 ～ 1 30 ～ 300 近似直线传播 调频（FM）广播、电视、导航
分米波（UHF） 1 ～ 0.1 300 ～ 3 000 直线传播 电视
雷达
移动通信
导航
射电天文
厘米波 0.1 ～ 0.01 3 000 ～ 30000
毫米波 0.01 ～0.001 30 000 ～300000
2.主要应用
无线电波广泛应用于通信、广播及其他信号传输。
雷达天线
雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，雷达用的是微波。
雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生反射的这个特性工作的，波长短的电磁波，由于衍射现象不明显，传播的方向性好，有利于用电磁波定位，因此雷达用的是微波。
移动电话也应用了无线电波
每一部移动电话都是一个无线电台，它将用户的信息转变为高频电信号发射到空中；同时它又捕捉空中的电磁波，使用户接收到对方送来的信息。
天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波，进行天体物理研究。
射电望远镜
知识点三：红外线
1.定义：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760nm～１mm。
2. 红外线的显著特征热效应
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。
红外线是英国物理学家弗里德里希·威廉·赫歇尔在1800年发现的。
3.应用
（1）红外探测器
红外探测器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射，这是夜视仪器和红外摄影的基础。
（2）红外遥感技术
①用灵敏的红外探测器接收远处物体发出的红外线，然后用电子电路对信号进行处理，可以得知被测对象的形状及温度、湿度等参数。这就是红外遥感技术。
②利用红外遥感技术可以在飞机或人造地球卫星上勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮。红外遥感技术在军事上的应用也十分重要。
人体也在发射红外线，体温越高，发射的红外线越强。根据这个原理制成的红外体温计不与身体接触也可以测量体温。
红外线测温仪
（3）红外线遥控：家用电器配套的遥控器。
红外线主要作用是热作用，可以利用红外线来加热物体。
（4）红外线加热物体
思考讨论：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。你知道哪些动物有这方面的功能？
蛇、老鼠、猫头鹰等。
蛇可以利用红外感受器在夜间捕食，
小鸟、老鼠、猫头鹰等动物在夜间也可以感知红外线，“看到” 物体。
知识点四：可见光
1. 定义：能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为可见光。
2.可见光的波长为400 760 nm。科学研究发现，波长（频率）范围不同的光表现为不同的颜色。
3. 可见光分为红、橙、黄、绿、蓝、靛 、紫七种色光。
我们看到的白色阳光就是由各种色光组成的。
大气中的水滴把阳光分解为色光。
光的颜色 波长 /nm 频率 /10 14 Hz 光的颜色 波长 /nm 频率 /10 14 Hz
红 760 ～ 630 3.9 ～ 4.8 青 500 ～ 450 6.0 ～ 6.7
橙 630 ～ 600 4.8 ～ 5.0 蓝 450 ～ 430 6.7 ～ 7.0
黄 600 ～ 570 5.0 ～ 5.3 紫 430 ～ 400 7.0 ～ 7.5
绿 570 ～ 500 5.3 ～ 6.0
各色光在真空中的波长和频率
知识点五：紫外线
1.紫外线定义：在紫光之外，人眼看不到比紫光波长更短，波长范围为 5 370 nm 的电磁波是紫外线。
2.应用
（1）灭菌消毒
紫外线具有较高的能量，可破坏细胞核中的物质。因此，可以利用紫外线灭菌消毒。
紫外线消毒
（2）促进钙的吸收
人体接受适量的紫外线照射，能促进钙的吸收，改善身体健康状况。
注意：过强的紫外线会伤害眼睛和皮肤。
（3）使荧光物质发光
许多物质在紫外线的照射下会发出荧光，根据这一点可以设计防伪措施。
知识点六：X 射线和 γ 射线
1.X射线
（1）波长比紫外线还短，具有很强的穿透力。
（2）X射线对生命物质有较强的作用，过量的照射会引起生物体的病变。
（3）X 射线应用
①探测金属部件内部的缺陷。
②X 射线检查人体的内部器官
③机场、车站等地的安检
2.γ 射线
（1）γ射线:是波长最短的电磁波，它具有很高的能量，能破坏生命物质。
（2）γ 射线的应用
①在医学上，可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症。
②γ 射线的穿透能力很强，也可用于探测金属构件内部的缺陷。
寻找地外文明
人类在1974 年发给外星人的电报的内容
STSE
时至今日，人们虽然已经发现了太阳系外的行星，但还没有找到地外文明。目前已知的文明星球只有一个 —地球。生活在地球上的人们应该更加爱护自己的地球母亲。
1.电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了，下面正确的是（ ）
A.机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领
B.银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线
C.微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应
D.手机通话使用的微波，波长比可见光短
练一练
A
2.太阳表面的温度约为6000K，所辐射的电磁波中辐射强度最大的在可见光波段；人体的温度约为310K，所辐射的电磁波中辐射强度最大的在红外线波段；宇宙空间内的电磁辐射相当于温度为3K的物体发出的，这种辐射称为“3K背景辐射”。若要对“3K背景辐射”进行观测研究，则应选择的观测波段为（ ）
A．无线电波 B．紫外线
C．x射线 D．γ射线
A
电磁波谱
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
无线电波
按波长（频率）划分为分为长波、中波、短波、微波
应用：通信、广播及其他信号传输
红外线
显著特征热效应
应用：红外探测器、红外遥感技术、红外线遥控、红外线加热物体
可见光：红、橙、黄、绿、蓝、靛 、紫七种色光
紫外线：灭菌消毒、促进钙的吸收、使荧光物质发光
X 射线和 γ 射线
第4节 电磁波谱
第四章 交变电流
如图，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？
1.认识电磁波谱。
2.知道各种可见光和不可见光与无线电波一样，也是电磁波。
3.了解不同波长(或频率)范围的电磁波的特性以及应用。
知识点一：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，叫电磁波谱。
2.电磁波包括：
无线电波、红外线、可见光、紫外线、 X 射线、γ 射线等。不同电磁波具有不同的波长（频率），具有不同的特性。
无线电波
100m
1m
1cm
0.01cm
1000nm
10nm
0.01nm
0.01nm
700nm
600nm
500nm
400nm
红外线
紫外线
X 射线
γ 射线
可见光
电磁波谱
1.在电磁波中，波长按从短到长排列的是( )
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
练一练
A
知识点二：无线电波
1.无线电波
（1）定义：技术上把波长大于 1mm（频率低于 300 GHz）的电磁波称作无线电波。
（2）按波长（频率）划分为分为长波、中波、短波、微波。
不同波段的无线电波的传播特点不一样，发射、接收所用的设备和技术也不尽相同，因此各有不同的用途。
无线电波的波段划分
波段 波长 /m 频率 /MHz 传播方式 主要用途
长波 30000～3000 0.01 ～ 0.1 地波 广播、导航
中波 3000 ～ 200 0.1 ～ 1.5 地波和天波
中短波 200 ～ 50 1.5 ～ 6 天波 调幅（AM）广播、导航
短波 50 ～ 10 6 ～ 30
波段 波长 /m 频率 /MHz 传播方式 主要用途
微波 米波（VHF） 10 ～ 1 30 ～ 300 近似直线传播 调频（FM）广播、电视、导航
分米波（UHF） 1 ～ 0.1 300 ～ 3 000 直线传播 电视
雷达
移动通信
导航
射电天文
厘米波 0.1 ～ 0.01 3 000 ～ 30000
毫米波 0.01 ～0.001 30 000 ～300000
2.主要应用
无线电波广泛应用于通信、广播及其他信号传输。
雷达天线
雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，雷达用的是微波。
雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生反射的这个特性工作的，波长短的电磁波，由于衍射现象不明显，传播的方向性好，有利于用电磁波定位，因此雷达用的是微波。
移动电话也应用了无线电波
每一部移动电话都是一个无线电台，它将用户的信息转变为高频电信号发射到空中；同时它又捕捉空中的电磁波，使用户接收到对方送来的信息。
天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波，进行天体物理研究。
射电望远镜
知识点三：红外线
1.定义：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760nm～１mm。
2. 红外线的显著特征热效应
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。
红外线是英国物理学家弗里德里希·威廉·赫歇尔在1800年发现的。
3.应用
（1）红外探测器
红外探测器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射，这是夜视仪器和红外摄影的基础。
（2）红外遥感技术
①用灵敏的红外探测器接收远处物体发出的红外线，然后用电子电路对信号进行处理，可以得知被测对象的形状及温度、湿度等参数。这就是红外遥感技术。
②利用红外遥感技术可以在飞机或人造地球卫星上勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮。红外遥感技术在军事上的应用也十分重要。
人体也在发射红外线，体温越高，发射的红外线越强。根据这个原理制成的红外体温计不与身体接触也可以测量体温。
红外线测温仪
（3）红外线遥控：家用电器配套的遥控器。
红外线主要作用是热作用，可以利用红外线来加热物体。
（4）红外线加热物体
思考讨论：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。你知道哪些动物有这方面的功能？
蛇、老鼠、猫头鹰等。
蛇可以利用红外感受器在夜间捕食，
小鸟、老鼠、猫头鹰等动物在夜间也可以感知红外线，“看到” 物体。
知识点四：可见光
1. 定义：能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为可见光。
2.可见光的波长为400 760 nm。科学研究发现，波长（频率）范围不同的光表现为不同的颜色。
3. 可见光分为红、橙、黄、绿、蓝、靛 、紫七种色光。
我们看到的白色阳光就是由各种色光组成的。
大气中的水滴把阳光分解为色光。
光的颜色 波长 /nm 频率 /10 14 Hz 光的颜色 波长 /nm 频率 /10 14 Hz
红 760 ～ 630 3.9 ～ 4.8 青 500 ～ 450 6.0 ～ 6.7
橙 630 ～ 600 4.8 ～ 5.0 蓝 450 ～ 430 6.7 ～ 7.0
黄 600 ～ 570 5.0 ～ 5.3 紫 430 ～ 400 7.0 ～ 7.5
绿 570 ～ 500 5.3 ～ 6.0
各色光在真空中的波长和频率
知识点五：紫外线
1.紫外线定义：在紫光之外，人眼看不到比紫光波长更短，波长范围为 5 370 nm 的电磁波是紫外线。
2.应用
（1）灭菌消毒
紫外线具有较高的能量，可破坏细胞核中的物质。因此，可以利用紫外线灭菌消毒。
紫外线消毒
（2）促进钙的吸收
人体接受适量的紫外线照射，能促进钙的吸收，改善身体健康状况。
注意：过强的紫外线会伤害眼睛和皮肤。
（3）使荧光物质发光
许多物质在紫外线的照射下会发出荧光，根据这一点可以设计防伪措施。
知识点六：X 射线和 γ 射线
1.X射线
（1）波长比紫外线还短，具有很强的穿透力。
（2）X射线对生命物质有较强的作用，过量的照射会引起生物体的病变。
（3）X 射线应用
①探测金属部件内部的缺陷。
②X 射线检查人体的内部器官
③机场、车站等地的安检
2.γ 射线
（1）γ射线:是波长最短的电磁波，它具有很高的能量，能破坏生命物质。
（2）γ 射线的应用
①在医学上，可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症。
②γ 射线的穿透能力很强，也可用于探测金属构件内部的缺陷。
寻找地外文明
人类在1974 年发给外星人的电报的内容
STSE
时至今日，人们虽然已经发现了太阳系外的行星，但还没有找到地外文明。目前已知的文明星球只有一个 —地球。生活在地球上的人们应该更加爱护自己的地球母亲。
1.电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了，下面正确的是（ ）
A.机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领
B.银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线
C.微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应
D.手机通话使用的微波，波长比可见光短
练一练
A
2.太阳表面的温度约为6000K，所辐射的电磁波中辐射强度最大的在可见光波段；人体的温度约为310K，所辐射的电磁波中辐射强度最大的在红外线波段；宇宙空间内的电磁辐射相当于温度为3K的物体发出的，这种辐射称为“3K背景辐射”。若要对“3K背景辐射”进行观测研究，则应选择的观测波段为（ ）
A．无线电波 B．紫外线
C．x射线 D．γ射线
A
电磁波谱
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
无线电波
按波长（频率）划分为分为长波、中波、短波、微波
应用：通信、广播及其他信号传输
红外线
显著特征热效应
应用：红外探测器、红外遥感技术、红外线遥控、红外线加热物体
可见光：红、橙、黄、绿、蓝、靛 、紫七种色光
紫外线：灭菌消毒、促进钙的吸收、使荧光物质发光
X 射线和 γ 射线