课件33张PPT。第三章 电磁振荡、电磁波3．电磁波谱 电磁波的应用
4．无线电波的发射、传播和接收磁波谱、电磁波的应用波长 红外线 可见光 紫外线 X射线
√×无线电波的发射、传播和接收开放 振荡频率 等幅波 信号 调幅 调频 振幅 频率 地球表面 电离层 直线 导体 导体 频率 感应电流 电谐振 电谐振
√×√点击右图进入…Thank you for watching !3．电磁波谱 电磁波的应用
4．无线电波的发射、传播和接收
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.知道电磁波谱以及各组成部分.
2.知道无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的主要作用．(重点、难点)
3.知道什么样的电磁振荡电路有利于向外发射电磁波．(重点)
4.了解无线电波的调制和发射过程的简单概念，了解调谐、解调及无线电波接收的基本原理．(难点)
知识点一| 电磁波谱、电磁波的应用
1．电磁波谱
(1)电磁波谱
按电磁波的波长大小的顺序排列成的波谱．
(2)构成
电磁波谱包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等．
2．几种电磁波的特点及应用
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
真空中波长
由左向右，波长变化为：由大到小
特性
波动性强
热效应
感光性强
化学作用、荧光效应、杀菌
穿透力强
穿透力最强
用途
通讯、广播、电视
红外遥测、红外摄像、红外制导
照明、照相等
日光灯、杀菌、治疗皮肤病等
检查、探测、透视、治疗
探测、治疗
1．适当的紫外线照射有利于人的身体健康． (√)
2．医学上用来做人体透视的是红外线． (×)
1．为什么超远程无线电利用无线电波中的长波波段，而雷达利用微波波段？
【提示】 根据波的衍射特性，波长越长，越容易绕过障碍物，所以超远程无线电利用长波波段．微波波长短，传播时直线性好，雷达正是利用了微波直线传播性好的特点．
2.红外体温计不用与人体接触便可以迅速测量体温，如图所示，你知道它的工作原理吗？
【提示】 根据体温越高，辐射红外线越强的原理．
1．对电磁波的理解
(1)电磁波是一种物质，像电场、磁场一样它是客观存在的真实物质，是一种物质存在的另一种形式．
(2)电磁波具有能量，以电磁场的形式存在的能量，也就是说电磁场的能量通过电磁波来传播．
(3)电磁波不需要其他介质就能传播．
(4)电磁波能量与频率有关，频率越高，能量越大．
(5)电磁波在真空中的传播速度是c＝3.0×108 m/s.
(6)电磁波能传递信息．
2．各种电磁波共性与个性的比较
(1)共性
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是c＝3.0×108 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．
(2)个性
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干涉、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应用范围不同：无线电波用于通信和广播，红外线用于加热和遥感技术，紫外线用于杀菌消毒．X射线应用于医学上的X光照片．γ射线检查金属部件的缺陷．
④不同电磁波的产生机理不同．无线电波是由LC回路中自由电子的周期性运动产生的，红外线、可见光和紫外线是由原子的外层电子受到激发产生的，X射线是由原子的内层电子受到激发产生的，γ射线是由原子核受到激发产生的．
1．关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )
A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
D．在电磁波谱中，更容易发生衍射现象的是γ射线
E．红外线容易穿透云雾烟尘
【解析】 X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故B正确；在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越大，波动性越强，越容易发生干涉、衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，故C、D错；红外线波长比可见光长，更容易发生衍射、易穿透云雾烟尘，E正确．
【答案】 ABE
2．某防空雷达发射的电磁波频率为f＝3×103 MHz，屏幕上尖形波显示，从发射到接收经历时间Δt＝0.4 ms，那么被监视的目标到雷达的距离为________ km.该雷达发出的电磁波的波长为________ m.
【解析】 s＝cΔt＝1.2×105 m＝120 km，这是电磁波往返的路程，所以目标到雷达的距离为60 km.由c＝λf可得λ＝0.1 m.
【答案】 60 0.1
雷达侦察问题的解决方法
1．电磁波在空中的传播速度可认为等于真空中的光速c，根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的时间间隔，可求得侦察距离．
2．根据发射无线电波的方向和仰角，确定被侦察物体的位置．
3．雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内传播距离的一半．
知识点二| 无线电波的发射、传播和接收
1．无线电波的发射
(1)有效发射无线电波的条件
①振荡电路产生的电场和磁场必须分布到广大的开放空间中，即采用开放电路．
②要有足够高的振荡频率，研究表明频率越高，振荡电路向外发射电磁波的本领越大．
(2)调制
①载波：用来“运载”信号的高频等幅波．
②调制：把传递的信号“加”到载波上的过程．
常用的调制方法有调幅和调频两种．
a．调幅：使高频振荡的振幅随信号而变．
b．调频：使高频振荡的频率随信号而变．
2．无线电波的传播与接收
(1)地波：沿地球表面空间传播的无线电波．
(2)天波：依靠电离层的反射来传播的无线电波．
(3)直线传播：沿直线传播的电磁波叫空间波或视波．
(4)电磁波的接收
①原理：电磁波在传播过程中如果遇到导体，会使导体中产生感应电流．因此，空中的导体可以用来接收电磁波．
②电谐振与调谐
a．电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的感应电流最强的现象．它与机械振动中的共振类似．
b．调谐：使接收电路中产生电谐振的过程．通常说的选台即为调谐过程．调谐的基本原理就是电谐振．
1．频率越高，振荡电路发射电磁波本领越大． (√)
2．电视台可以直接向外发射声音信号． (×)
3．电视台发射的电磁波都经过了调制． (√)
1．怎样才能形成开放电路？
【提示】 在振荡电路中，使电容器变成两条长的直导线，一条深入高空成为天线，另一条接入地下成为地线，形成开放电路．
2．电视中的伴音信号是怎样从电视台发射出去的？
【提示】 通过“调频”的方法发射．
3．要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是( )
A．增加辐射波的波长
B．增加辐射波的频率
C．使振荡电容的正对面积足够小
D．尽可能使电场和磁场分散开
E．减小回路中的电容和电感
【解析】 提高电磁波发射本领(功率)应增大f，电磁场应尽可能扩散到周围空间，形成开放电路．f＝，C＝，要使f增大，应减小L或C，故正确答案为B、C、E.
【答案】 BCE
4．为了把需要传递的信号(图像、声音等)加载到电磁波上发射出去，必须对振荡电流进行________．(填“调谐”“调制”或“解调”)
【解析】 信息(声音或图像等)转化为电信号后，往往由于信号频率低不能直接用来发射，需要把要传递的电信号“加载”到高频电磁波上，这就是调制．
【答案】 调制
无线电波的发射及相关问题
1．无线电波的发射：由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流，用调制器将需要传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去．
2．一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号，都采用调幅波；电台的调频广播和电视中的伴音信号，都采用调频波．
低频信号类比成货物，高频波类比成运载工具，调制的过程类比成将货物装载到运载工具上．
课时分层作业(十三)
(建议用时：45分钟)
[基础达标练]
1．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．声音是机械波
B．声音是电磁波
C．光是电磁波
D．光是机械波
E．声音和光都能发生干涉和衍射现象
【解析】 声音必须在介质中传播，是机械波；光可以在真空中传播，是电磁波．
【答案】 ACE
2．关于雷达的特点，下列说法正确的是( )
A．雷达所用无线电波的波长比短波还短
B．雷达只有连续发射无线电波，才能发现目标
C．雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离
D．雷达在能见度低的黑夜将无法使用
E．雷达的使用与黑夜和白天无关
【解析】 雷达一般采用直线性好、反射性强的微波，不是连续发射无线电波，每次发射的时间及两次发射的时间间隔都有一定要求，障碍物的距离等情况都由显示屏显示出来．
【答案】 ACE
3．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
C．红外线具有很强的荧光作用
D．红外线的显著作用是化学作用
E．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特性，红外线波长比可见光长，绕过障碍物能力强，易穿透云雾．
【答案】 ABE
4.如图所示为收音机接收电磁波的电路，由线圈L1与可变电容器C1组成，它相当于一个LC振荡电路，当各个无线电台发射的电磁波都通过磁棒后，会在L1中不同程度地产生感应电流(振荡电流)，当可变电容调至某一值(选台)使其振荡频率恰好与武汉人民广播电台发射频率相同时，仅可接收该台广播节目．若要改为接收中央人民广播电台(高于武汉台频率)的节目，可采取的措施是( )
A．增加电容器电容C
B．减小电容器电容C
C．减少磁棒上线圈匝数
D．将磁棒从线圈中抽出部分
E．增加磁棒上线圈匝数
【解析】 当收音机调谐电路的频率等于要接收的电磁波的频率时才发生电谐振，即接收到该台．要使接收的电台电磁波频率升高，由f＝知，当L和C减小时，频率f增大，故B、C、D正确．
【答案】 BCD
5．关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是( )
A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的
B．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波
C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强
D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程
E．电视信号可以直接通过天线向外发射
【解析】 有效发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流和电视信号的频率较低，不能直接用来发射电磁波；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似；电视机显示图像时，必须通过检波过程，把有效的信号从高频调制信号中取出来，否则就不能显示．故A、E错误，B、C、D正确．
【答案】 BCD
6．要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应采取的措施是( )
A．增大电容器极板间距
B．使振荡电容器的正对面积足够大
C．尽可能使电场和磁场分散开
D．增加回路中的电容和电感
E．使振荡电路形成开放电路
【解析】 要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应从两个方面考虑，一是提高振荡频率，二是使电磁场尽可能地分散开，所以C正确；由f＝可知，当增大电容器极板间的距离时，C变小，f增大，A正确；使电容器正对面积变大，C变大，f变小，B错误；增大回路中的L、C，f变小，D也错误；使振荡电路形成开放电路有利于电磁波的发射，E正确．
【答案】 ACE
7．下列说法正确的是( )
A．当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流
B．当处于电谐振时，只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流
C．由调谐电路接收的感应电流，再经过耳机就可以听到声音了
D．由调谐电路接收的感应电流，再经过检波、放大，通过耳机才可以听到声音
E．无线电广播的步骤是调制——调谐——解调
【解析】 当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流，只不过频率跟谐振电路固有频率相等的电磁波，在接收电路中激发的感应电流最强，A正确．由调谐电路接收的感应电流，要再经过检波(也就是调制的逆过程)、放大，通过耳机才可以听到声音，D正确．无线电广播步骤是调制——调谐——解调，E正确．
【答案】 ADE
8．一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________．
【解析】 波能发生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸大小跟光的波长差不多或比波长还要小．如图所示，电磁波中的无线电波波长范围是104～10－3 m，红外线波长范围是10－3～10－7 m，可见光、紫外线、γ射线的波长更短，所以只有无线电波才符合条件．
【答案】 无线电波
[能力提升练]
9．关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )
A．电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波
B．红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的
C．X射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的
D．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线
E．在电磁波谱中，无线电波的波长最长
【解析】 波长越长的无线电波波动性越显著，干涉、衍射现象易发生，A正确；红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发产生的，B正确；从电磁波产生的机理可知γ射线是原子核受激发后产生的，C错误；不论物体温度高低都能辐射红外线，物体的温度越高，它辐射的红外线越强，D错误；电磁波谱中无线电波的波长最长，E正确．
【答案】 ABE
10．雷达是应用电磁波来工作的，它发射的电磁波频率多在300 MHz至1 000 MHz的范围内，已知真空中光速c＝3×108 m/s，下列说法中正确的是( )
A．电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生
B．电磁波可由周期性变化的电场和磁场产生
C．雷达发射的电磁波在真空中的波长范围多在0.3 m至1 m之间
D．雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定
E．雷达工作时在连续不断地发射电磁波
【解析】 恒定的电场不能产生磁场，A错误；周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场也可以产生周期性变化的电场，这样的电场和磁场形成的统一体就是电磁场，B正确；雷达发射的电磁波频率多在300 MHz至1 000 MHz的范围内．因此，它在真空中的波长可由λ＝c/f求得，则其波长范围为0.3 m至1 m，C正确；雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定，等于cΔt/2，D正确．雷达工作时是按一定的时间间隔向外发射无线电脉冲，E错误．
【答案】 BCD
11．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＝，设波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波的频率分别为f1、f2、f3，则有
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．
【答案】 见解析
12.某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10－4 s．某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图甲所示，t＝173 s后雷达向正上方发射和接收的波形如图乙所示，雷达监视相邻刻线间表示的时间间隔为10－4 s，电磁波的传播速度为c＝3×108 m/s，则该战斗机的飞行速度大约为多少？
甲 乙
【解析】 由题意知荧光屏相邻刻线间的时间间隔t0＝10－4 s，甲图发射波和接收波的时间间隔t1＝4×10－4 s，乙图时间间隔t2＝1×10－4 s，所以第一次飞机位置距雷达的距离为s1＝c·＝6.0×104 m，第二次飞机在雷达正上方，所以飞机高度h＝c·＝1.5×104 m，所以173 s内飞机飞行的水平距离为s＝≈5.8×104 m，所以v＝≈335 m/s.
【答案】 335 m/s
