高中物理人教版选修3-4 学案 第十四章 第5节 电磁波谱 Word版含解析
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| 名称 | 高中物理人教版选修3-4 学案 第十四章 第5节 电磁波谱 Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 218.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-12-27 14:16:26 | ||
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文档简介
第5节 电磁波谱
1．知道什么是电磁波谱，知道电磁波谱中不同波长范围的电磁波。
2．了解不同波长范围的电磁波的特性以及应用。
3．知道电磁波可以传递能量，知道太阳辐射的特点。
电磁波谱：把各种电磁波按波长或频率的大小顺序排列起来，就组成了电磁波谱。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频率(波长)，才具有不同的特性。
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，主要用于通信和广播。
2．红外线
它是一种光波，它的波长比无线电波短，比可见光长，不能引起人的视觉。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，主要应用于加热、红外摄影等。
3．可见光
可见光的波长在760 nm到400 nm之间。分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。不同颜色的光波长(频率)不同。
4．紫外线
波长范围在5 nm到370 nm之间，不能引起人的视觉，紫外线具有较高的能量，因此可以利用紫外线灭菌消毒；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。
5．X射线和γ射线
(1)X射线
X射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官；在工业上，利用X射线检查金属零件内部的缺陷。
(2)γ射线
具有很高的能量，穿透能力更强。主要应用有：医学上具有治疗癌症的作用，工业上具有探测金属部件内部的缺陷。
6．电磁波传递能量
电磁波传递能量，电磁波是一种物质。
7．太阳辐射
太阳辐射中不仅含有可见光，还有无线电波、红外线、紫外线、X射线、γ射线，其能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域。
判一判
(1)X射线是电磁波，它由速度较高的电子构成。( )
(2)紫外线在真空中的传播速度大于可见光在真空中的传播速度。( )
(3)可利用红外线的荧光效应辨别人民币的真伪。( )
提示：(1)× (2)× (3)×
课堂任务 电磁波谱及各种电磁波
一、电磁波谱
1．电磁波谱及介绍
无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来便构成了范围非常广阔的电磁波谱。如图所示是按波长由大到小(频率由小到大)顺序排列的。
(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。无线电波用于通信、广播及其他信号传输。
广播电台和电视台都有发射无线电波的设备，许多自然过程也辐射无线电波。如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。
(2)红外线
红外线是一种光波，它的波长比无线电波短，比可见光长。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。肉眼看不见红外线，但能够感受它。寒冷的冬天当你在炉旁烤火时，你的皮肤正在享受红外线带来的温暖。
红外线主要有以下应用：
①人体在发射红外线，体温越高，发射的红外线越强。根据这个原理，红外体温计不与身体接触也可以测体温。
②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。
③用灵敏的红外探测器吸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。利用红外遥感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。红外遥感在军事上的应用也十分重要。
④加热物体：红外线很容易使物体的温度升高，如市场上的“远红外烤箱”。
(3)可见光
可见光的波长在760 nm到400 nm之间，不同颜色的光是波长(频率)范围不同的电磁波。
天空看起来是蓝色的，是由于波长较短的光比波长较长的光更容易被散射，傍晚的阳光比较红，是由于大气对波长较短的蓝光、紫光比波长较长的红光、橙光吸收较强的缘故。
(4)紫外线
紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质。因此，可以利用紫外线灭菌消毒。太阳光里有许多紫外线，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。但过强的紫外线会伤害眼睛和皮肤。
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。
(5)X射线和γ射线
人们用X射线管来产生X射线。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。X射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官。在工业上，利用X射线检查金属零件内部的缺陷。机场、车站等地进行安全检查时，X射线能轻而易举地窥见箱内的物品。
“CT”是“计算机辅助X射线断层摄影”的简称。X射线以不同角度照射人体，计算机对其投影进行分析，给出类似于生理切片一样的人体组织照片。医生可以从中看出是否发生了病变。
波长最短的电磁辐射是γ射线，它具有很高的能量。γ射线能破坏生命物质。把这个特点应用在医学上，可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症。γ射线的穿透能力很强，可用于探测金属部件内部的缺陷。
2．各种电磁波的共性与个性
(1)共性
①它们在本质上都是电磁波，它们遵循相同的规律，各波段之间并没有绝对的界线。
②都遵守公式v＝λf，它们在真空中的传播速度都是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、干涉和偏振的特性。
(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用途不同。
二、电磁波传递能量
电磁波是运动中的电磁场，它可以传递能量。微波炉的工作应用的是一种电磁波——微波。食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，温度升高，内能增加。增加的能量是微波传递给它的。
各种各样的仪器能够探测到许许多多电磁波，说明电磁波具有能量，电磁波是一种物质。
三、太阳辐射的特点
太阳光中含有无线电波、可见光、红外线、紫外线、X射线、γ射线。太阳辐射的能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域，如图所示。
从图中可以看到，波长在5.5×10－7 m的黄绿光附近，辐射的能量最强。我们的眼睛正好对这个区域的电磁辐射最敏感。眼睛把太阳在最强辐射区的辐射作为自己的接收对象，这样就能看到最多的东西，获得最丰富的信息。
例 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．电磁波谱中频率最大的为γ射线，最容易发生衍射现象
D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光
(1)医学上常用于透视人体的是哪种射线？为什么？
提示：X射线，X射线的穿透本领强。
(2)在电磁波中由红外线到γ射线，频率最大的是什么射线？波长最长的是什么射线？
提示：γ射线的频率最大，红外线的波长最长。
[规范解答] X射线有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体，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；电磁波谱中频率最大的为γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，C错误。
[完美答案] D
电磁波谱相关问题解题方法
(1)熟记各种电磁波的特性及应用。
(2)按电磁波谱的排列顺序，波长越长，频率越低，衍射能力越强，穿透能力越弱；波长越短，频率越高，衍射能力越弱，穿透能力越强。
2011年3月11日，日本发生里氏9.0级地震，地震和地震引发的海啸造成大量建筑物倒塌。为了将埋在倒塌建筑中的被困者迅速解救出来，我国及时派出了救援队。救援队在救援过程中使用生命探测仪来寻找被压在废墟中的大量伤员，这种仪器主要是接收人体发出的( )
A．可见光 B．红外线 C．紫外线 D．声音
答案 B
解析 不同温度的物体会发出不同频率的红外线，生命探测仪就是根据人体发出的红外线与周围环境辐射的红外线不同而寻找的，B正确。
1．知道什么是电磁波谱，知道电磁波谱中不同波长范围的电磁波。
2．了解不同波长范围的电磁波的特性以及应用。
3．知道电磁波可以传递能量，知道太阳辐射的特点。
电磁波谱：把各种电磁波按波长或频率的大小顺序排列起来，就组成了电磁波谱。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频率(波长)，才具有不同的特性。
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，主要用于通信和广播。
2．红外线
它是一种光波，它的波长比无线电波短，比可见光长，不能引起人的视觉。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，主要应用于加热、红外摄影等。
3．可见光
可见光的波长在760 nm到400 nm之间。分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。不同颜色的光波长(频率)不同。
4．紫外线
波长范围在5 nm到370 nm之间，不能引起人的视觉，紫外线具有较高的能量，因此可以利用紫外线灭菌消毒；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。
5．X射线和γ射线
(1)X射线
X射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官；在工业上，利用X射线检查金属零件内部的缺陷。
(2)γ射线
具有很高的能量，穿透能力更强。主要应用有：医学上具有治疗癌症的作用，工业上具有探测金属部件内部的缺陷。
6．电磁波传递能量
电磁波传递能量，电磁波是一种物质。
7．太阳辐射
太阳辐射中不仅含有可见光，还有无线电波、红外线、紫外线、X射线、γ射线，其能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域。
判一判
(1)X射线是电磁波，它由速度较高的电子构成。( )
(2)紫外线在真空中的传播速度大于可见光在真空中的传播速度。( )
(3)可利用红外线的荧光效应辨别人民币的真伪。( )
提示：(1)× (2)× (3)×
课堂任务 电磁波谱及各种电磁波
一、电磁波谱
1．电磁波谱及介绍
无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来便构成了范围非常广阔的电磁波谱。如图所示是按波长由大到小(频率由小到大)顺序排列的。
(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。无线电波用于通信、广播及其他信号传输。
广播电台和电视台都有发射无线电波的设备，许多自然过程也辐射无线电波。如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。
(2)红外线
红外线是一种光波，它的波长比无线电波短，比可见光长。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。肉眼看不见红外线，但能够感受它。寒冷的冬天当你在炉旁烤火时，你的皮肤正在享受红外线带来的温暖。
红外线主要有以下应用：
①人体在发射红外线，体温越高，发射的红外线越强。根据这个原理，红外体温计不与身体接触也可以测体温。
②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。
③用灵敏的红外探测器吸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。利用红外遥感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。红外遥感在军事上的应用也十分重要。
④加热物体：红外线很容易使物体的温度升高，如市场上的“远红外烤箱”。
(3)可见光
可见光的波长在760 nm到400 nm之间，不同颜色的光是波长(频率)范围不同的电磁波。
天空看起来是蓝色的，是由于波长较短的光比波长较长的光更容易被散射，傍晚的阳光比较红，是由于大气对波长较短的蓝光、紫光比波长较长的红光、橙光吸收较强的缘故。
(4)紫外线
紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质。因此，可以利用紫外线灭菌消毒。太阳光里有许多紫外线，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。但过强的紫外线会伤害眼睛和皮肤。
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。
(5)X射线和γ射线
人们用X射线管来产生X射线。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。X射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官。在工业上，利用X射线检查金属零件内部的缺陷。机场、车站等地进行安全检查时，X射线能轻而易举地窥见箱内的物品。
“CT”是“计算机辅助X射线断层摄影”的简称。X射线以不同角度照射人体，计算机对其投影进行分析，给出类似于生理切片一样的人体组织照片。医生可以从中看出是否发生了病变。
波长最短的电磁辐射是γ射线，它具有很高的能量。γ射线能破坏生命物质。把这个特点应用在医学上，可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症。γ射线的穿透能力很强，可用于探测金属部件内部的缺陷。
2．各种电磁波的共性与个性
(1)共性
①它们在本质上都是电磁波，它们遵循相同的规律，各波段之间并没有绝对的界线。
②都遵守公式v＝λf，它们在真空中的传播速度都是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、干涉和偏振的特性。
(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用途不同。
二、电磁波传递能量
电磁波是运动中的电磁场，它可以传递能量。微波炉的工作应用的是一种电磁波——微波。食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，温度升高，内能增加。增加的能量是微波传递给它的。
各种各样的仪器能够探测到许许多多电磁波，说明电磁波具有能量，电磁波是一种物质。
三、太阳辐射的特点
太阳光中含有无线电波、可见光、红外线、紫外线、X射线、γ射线。太阳辐射的能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域，如图所示。
从图中可以看到，波长在5.5×10－7 m的黄绿光附近，辐射的能量最强。我们的眼睛正好对这个区域的电磁辐射最敏感。眼睛把太阳在最强辐射区的辐射作为自己的接收对象，这样就能看到最多的东西，获得最丰富的信息。
例 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．电磁波谱中频率最大的为γ射线，最容易发生衍射现象
D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光
(1)医学上常用于透视人体的是哪种射线？为什么？
提示：X射线，X射线的穿透本领强。
(2)在电磁波中由红外线到γ射线，频率最大的是什么射线？波长最长的是什么射线？
提示：γ射线的频率最大，红外线的波长最长。
[规范解答] X射线有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体，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；电磁波谱中频率最大的为γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，C错误。
[完美答案] D
电磁波谱相关问题解题方法
(1)熟记各种电磁波的特性及应用。
(2)按电磁波谱的排列顺序，波长越长，频率越低，衍射能力越强，穿透能力越弱；波长越短，频率越高，衍射能力越弱，穿透能力越强。
2011年3月11日，日本发生里氏9.0级地震，地震和地震引发的海啸造成大量建筑物倒塌。为了将埋在倒塌建筑中的被困者迅速解救出来，我国及时派出了救援队。救援队在救援过程中使用生命探测仪来寻找被压在废墟中的大量伤员，这种仪器主要是接收人体发出的( )
A．可见光 B．红外线 C．紫外线 D．声音
答案 B
解析 不同温度的物体会发出不同频率的红外线，生命探测仪就是根据人体发出的红外线与周围环境辐射的红外线不同而寻找的，B正确。