第四节电磁波谱
第五节电磁波的应用
1．(2分)关于无线电波的发送和接收，下述说法中正确的是( )
A．为了将信号发送出去，先要进行调谐
B．为了从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来，就要进行调制
C．为了从高频电流中取出声音讯号，就要进行调频
D．以上说法都不对
【解析】 将信号发送出去，进行的是调制，A错；从发送的电磁波中选出需要的电磁波叫调谐，B错；从高频电流中取出声音讯号，进行的是检波，C错，故正确答案为D.
【答案】 D
2．(2分)关于电磁波传播速度表达式v＝λf，下列说法中正确的是( )
A．波长越长，传播速度越大
B．频率越高，传播速度越快
C．发射能量越大，传播速度就越快
D．电磁波的传播速度与传播介质有关
【解析】 在真空中传播，电磁波的速度相同．在介质中传播，v＝，传播速度与介质和波的频率有关．
【答案】 D
3．(6分)有波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波同时传向收音机的接收天线，当把收音机的调谐电路的频率调到756 kHz时．
(1)哪种波长的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强？
(2)如果想接收到波长为290 m的无线电波，应该把调谐电路中可变电容器的动片旋进一些还是旋出一些？
【解析】 (1)根据公式f＝，得f1＝＝ Hz≈1 034 kHz.f2＝＝ Hz≈756 kHz.
f3＝＝ Hz≈530 kHz.
所以波长为397 m的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强.
?2?要接收波长为290 m的无线电波，应增大调谐电路的固有频率，因此，应把调谐电路中可变电容器的动片旋出一些以减小电容.
【答案】 (1)波长为397 m的无线电波 (2)旋出一些
课 标
导 思
1.知道光是电磁波及其依据.
2.知道电磁波谱及各组成部分，知道红外线，可见光、紫外线、X射线、γ射线的主要作用.
3.了解电视和移动通信的基本原理及电磁波与科技经济和社会发展的关系.
学生P38
一、光是电磁波
1．光的干涉、衍射、偏振现象，证明光是一种波．
2．电磁波在真空中的传播速度与光速相同，为光的电磁说提供了有力的证据．
二、电磁波谱
1．定义
将电磁波按波长或频率大小顺序排列起来，就构成了范围非常广阔的电磁波谱．
2．电磁波谱中，不同波长(或频率)的电磁波的特点及其主要用途
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：逐渐升高
真空中波长
由左向右，波长变化为：逐渐减小
特性
波动性强
热效应强
感光性强
化学作用，荧光效应
穿透力强
穿透力最强
用途
通讯、广播、电视、雷达等
加热、遥测、烘干、红外摄像、红外制导
照明、照相等
日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等
检查、探测、透视、治疗
探测、治疗
三、电磁波的应用
1．无线电广播与电视
(1)无线电广播：1906年，美国做了一次试验性的广播，以后无线电广播就开始进入千家万户了．
(2)电视
①诞生：1932年，英国广播公司播出了世界上第一个规范的电视节目，从此，人类开始进入了电视时代．
②原理
电视系统的原理与广播系统的原理基本相同，它们主要由发射系统和接收系统组成，电视系统有图像和声音两部分，而广播系统则只有声音部分．
2．移动通信
通信双方至少有一方可以自由移动进行信息交换的通信方式．
(1)功能：每一部移动电话都是一个无线电台，它将用户的声音转变为高频信号发射到空中；同时它又相当于一台收音机捕捉空中的电磁波，使用户接收到通话对方送来的信息。
(2)特点：体积很小，发射功率不大；天线简单，灵敏度不高，灵活、便捷．
学生P39
一、电磁波谱
1．电磁波谱
电磁波的频率范围很广，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．
如图所示是按波长由大到小(频率由小到大)顺序排列的电磁波谱．
图3－4－1
注意：(1)从无线电波到γ射线都是本质相同的电磁波，其行为服从共同的规律，但因波长(或频率)不同又表现出不同的特点．
(2)电磁波谱中的各部分没有严格的分界线．无线电波的微波部分和红外线一部分重叠；紫外线和X射线的一部分重叠；γ射线和X射线的一部分重叠．
2．电磁波谱中各部分产生的机理、特点及应用比较
电磁波谱
产生机理
特征
主要应用
真空中波长/m
频率/Hz
无线电波
振荡电路中自由电子周期性运动产生的
波动性强，易发生衍射等
无线电技术
>10－4
<10－10
红外线
原子外层电子受激发而产生的
热效应强
红外线遥感
10－4～10－7
1012～1015
可见光
引起视觉
照明、摄影
10－7
1015
紫外线
化学效应强，荧光效应强，能杀菌
医用消毒
10－7～10－9
1015～1017
X射线
原子内层电子受激发而产生的
贯穿性强
检查、探测、医用透视
10－8～10－12
1016～1020
γ射线
原子核受激发而产生的
贯穿本领最强
工业探伤、医用治疗
<10－11
>1019
二、电视
1．电视的工作原理
在电视发射端，由摄像管摄取景物，将来自景物的光转换为信息，摄像机镜头把景物的像投影在摄像管的屏上，电子枪发出的电子束对屏上的图象进行扫描，扫描路线如图所示，从a开始，逐行进行扫描，直到b，电子束把一幅图象按照各点的明暗情况，逐点变为强弱不同的信号电流，天线则把带有图像信号的电磁波发射出去．在电视接收端，天线收到电磁波后产生感应电流，经过调谐、解调等处理，将得到的图像信号送到显像管，还原成景物的像．显像管里的电子枪发射的电子束也在荧光屏上扫描，扫描的方式和步调与摄像管扫描同步，同时，显像管电子枪发射电子束的强弱受图像信号的控制，这样在荧光屏上便出现了与摄像屏上相同的像．
图3－4－2
电视节目的发送和接收过程示意图如图甲、乙所示：
图3－4－3
2．电视的应用
自动化企业中可用电视监视各条生产线的生产情况；用电视间接观察一些不便直接观察的地方，如有毒气或强烈放射性的地方．
三、移动电话
移动电话又称手机，它既是一个无线电台，又相当于一台收音机，具有发射和接收无线电波的功能．
移动电话的发射功率较小，因此它与其他用户的通话要靠基地台(基站)来转接．
移动通信系统是一个有线与无线相结合的综合通信系统．以甲市移动用户A与乙市移动用户B进行移动通信为例，其信号流程图如图3－4－4所示．
图3－4－4
一、电磁波谱分析
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
【导析】 根据电磁波谱中各种电磁波的排列顺序、波长(或频率)大小关系分析、判断．
【解析】 微波和红外线，红外线与紫外线在电磁波谱中不相邻，更不会频率重叠，A错误．紫外线、可见光、红外线虽相邻，但它们三者间有明确的界线，频率也不相重叠，C错误．在电磁波谱中紫外线、X射线、γ射线有重叠，γ射线波长最短，紫外线波长最长，故B正确，D错误．故选B.
【答案】 B
电磁波谱看似简单，但里面“玄机”无限．不但要掌握不同电磁波按波长(频率)的排列顺序，还应掌握部分电磁波的波长(频率)界线，如无线电波、红外线、紫外线等，还应了解有些电磁波间没有明显界线而重叠，如紫外线与X射线、X射线与γ射线间．同时还应知道一些电磁波的别名，如X射线通常称作伦琴射线.
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的区域是( )
A．γ射线 B．可见光
C．无线电波 D．紫外线
【解析】 根据发生明显的衍射现象的条件可知障碍物或孔的尺寸和波长相差不多或比波长还要小．电磁波谱中无线电波的波长范围大约在104～102 m，而红外线的波长范围大约在10－1～10－6 m，可见光、紫外线、γ射线的波长更短，故只有无线电波才能发生明显的衍射现象．即选C.
【答案】 C
二、电磁波的产生，特性及用途
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．紫外线具有很强的荧光效应
B．紫外线具有杀菌消毒作用
C．X射线具有较强的贯穿力
D．红外线具有显著的热效应
E．红外线波长较长，易发生衍射
【导析】 分析这些器械的用途，结合各种射线的特性即可得出答案．
【解析】 (1)X光机是用来透视人的体内器官的，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，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害的X射线，选择C.
(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效应，因此选择B.
(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，因此选择D.
【答案】 (1)C (2)B (3)D
电磁波在生产、生活和国防科技等方面应用广泛，联系实际的题较多，要提高自己运用知识的能力，除了联系实际别无他法，应该留心自然中、生活中、现代技术中应用了什么物理现象和规律，是如何应用的．这是解决此题的关键.
2．关于红外线的作用与来源，下列说法正确的是( )
A．一切物体都在不停地辐射红外线
B．红外线具有很强的热作用和荧光作用
C．红外线的显著作用是化学作用
D．红外线容易穿透云雾
【解析】 荧光作用和化学作用都是紫外线的重要用途，红外线波长较可见光长，绕过障碍物能力强，易穿透云雾．
【答案】 AD
三、电磁波的应用
关于移动电话，下列说法中正确的是( )
A．随身携带的移动电话(手机)内，只有无线电接收装置，没有无线电发射装置
B．随身携带的移动电话(手机)内，既有无线电接收装置，又有无线电发射装置
C．两个携带手机的人，必须通过固定的基地台转接，才能相互通话
D．无线寻呼机(BP机)内只有无线电接收装置，没有无线电发射装置
【导析】 依据移动电话的构造及工作原理分析．
【解析】 移动电话内既有无线电接收装置又有无线电发射装置．由于移动电话发射功率小，因此必须通过固定的基地台转接，两个携带手机的人才能通话．BP机只有接收装置，而无发射装置．
【答案】 BCD
掌握移动电话的工作原理是解决本题的关键.
1．下列关于无线电波的叙述中，正确的是( )
A．无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波
B．无线电波在任何介质中传播速度均为3.00×108 m/s
C．无线电波不能产生干涉和衍射现象
D．无线电波由真空进入介质传播时，波长变短
【解析】 无线电波中长波波长有几十千米，微波中的毫米波只有几毫米，A项正确，无线电波在介质中的传播速度小于在真空中的传播速度3.00×108 m/s，B项错误，无线电波也能产生干涉和衍射现象，C项错误，由λ＝无线电波由真空进入介质传播时，由于波速减小可知波长变短，D项正确．
【答案】 AD
2．古代也采用过“无线”通信的方式，如利用火光传递信息的烽火台，利用声音传递信号的鼓等，关于声音与光，下列说法中正确的是( )
A．声音和光都是机械波
B．声音和光都是电磁波
C．声音是机械波，光是电磁波
D．声音是电磁波，光是机械波
【解析】 声音必须在介质中传播，光可以在真空中传播．
【答案】 C
3．下列有关电磁波的说法中正确的是( )
A．电磁波谱中最难发生衍射的是无线电波
B．电磁波谱中最难发生衍射的是γ射线
C．频率接近可见光的电磁波沿直线传播
D．以上说法都不正确
【解析】 波长越长越容易发生衍射现象．
【答案】 B
4．下列说法中符合实际的是( )
A．在医院里常用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．在人造地球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．在人造地球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
【解析】 紫外线具有杀菌、消毒的作用，X射线穿透能力较强，因此医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，用X射线透视人体；在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用射线的衍射能力较强，容易透过云雾烟尘，因而用波长较长的红外线，所以答案为BD.
【答案】 BD
课件45张PPT。
课后实践导练课前新知导学课堂疑难导析
干涉 衍射 偏振 光速 波长 频率 荧光效应 逐渐升高 逐渐减小 电视 雷达 加热 烘干 消毒 无线电广播 电视 发射系统 接收系统 图像 声音 声音
