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第3章 光现象
3.2 人眼看不见的光
【学习目标】
1.知道光的色散光带与不可见光；
2.掌握红外线和紫外线的特性和应用；
【知识梳理】
一、可见光与不可见光
（1）可见光：人眼能感觉到的光称为可见光。
（2）不可见光：人眼无法察觉的光称为不可见光。
二、红外线
（1）定义：太阳光色散区域红光外侧的不可见光叫红外线。
（2）发现者：英国科学家
赫歇尔。
（3）特性：
①普遍性：一切物体都在不停地辐射红外线，温度越高，辐射红外线越强。
②热效应：能使被照射的物体发热。
③穿透云雾能力强：可红外遥感、勘测地热。
（4）应用：电器遥控、红外诊断、红外取暖。
三、紫外线
（1）定义：太阳光色散区域紫光外侧的不可见光叫紫外线。
（2）发现者：德国物理学家
里特。
（3）特性：
①来源：高温物体如太阳、弧光灯和其他炽热物体发出的光中都有紫外线，汞等气体放电发出
的光中也含有紫外线。
②荧光效应：可以使荧光物质发光，用来鉴别字画和人民币。
③杀伤力强：能杀菌、强度高时伤害人体。
④化学作用强：容易使照相底片感光。
【难点突破】
一、探究紫外线、红外线的实验
【例1】钞票的某些位置用荧光物质印上了标记，在紫外线下识别这些标记，是一种有效的防伪措施。某同学在较暗的环境中做了下列三次实验
（1）如图甲所示，他用紫外线灯照射面值为100元的钞票，看到“100”字样发光。这表明紫外线能使
发光。
（2）如图乙所示，他用紫外线灯照射一块透明玻璃，调整透明玻璃的位置和角度，看到钞票上的“100”字样再次发光。这表明紫外线能被透明玻璃
。
（3）如图丙所示，他把这块透明玻璃放在紫外线灯和钞票之间，让紫外线灯正对玻璃照射，在另一侧无论怎样移动钞票，“100”字样都不发光。他做这次实验是为了探究
。
【例2】如图，将一束太阳光投射到玻璃三棱镜上，在棱镜后侧光屏上的AB范围内观察到不同颜色的光，则（
）
A．A处应是紫光
B．只有AB之间有光
C．将温度计放到AB范围A处的外侧，会看到温度明显上升
D．将照相底片放到AB范围B处的外侧，底片不会感光
【典型例题】
红外线、紫外线的性质与应用
【例1】某些动物（如响尾蛇）靠红外线来捕食，它们是根据猎物身上发出的红外线来确定猎物的位置．下面哪个是人们模仿响尾蛇的这一特点而发明出来的（
）
A．可以进行科学实验的宇宙飞船
B．一种可以跟踪敌方飞机的导弹
C．红外线照相机
D．红外线夜视仪
【例2】（2020·龙东）同学们用测温枪测体温，利用
（“红外线”、“紫外线”、“可见光”）的热效应。
【例3】(2019·扬州）扬州大力推进
24
小时城市书房建设，书房内禁止大声喧哗，“大”声是指声音的_____
大，这是在______
处控制噪声；书房内还配置了自助式消毒机，这是利用______
（红外线/紫外线）消毒灭菌的。
【例4】关于红外线、紫外线，下列说法正确的是（ ）
A.0℃以下的物体不发出红外线
B.紫外线人眼可以直接观察到
C.医院中经常用照射紫外线的方法来进行消毒
D.温度越低的物体，辐射出的红外线越强
【基础与提高】
1.
最早发现紫外线的科学家是（
??
）
A.牛顿
B.伽利略
C.里特
D.摄尔修斯
2.
关于红外线，下列说法中正确的是（
）
A.红外线的颜色为红色
B.人眼可以直接看到红外线
C.0℃以下的物体不辐射红外线
D.温度越高的物体辐射出的红外线越强
3.
关于紫外线，下列说法正确的是（ ）
A.紫外线是紫色或蓝色的
B.紫外线不具有光能
C.人体不能照射紫外线，否则会伤害器官
D.医院常用紫外线照射的方法来灭菌消毒
4.
夜晚,下列物体中放出红外线较多的是?(?
?)
A.草木
B.人
C.岩石
D.河水
5.
有一种烤箱用来烹调时，能使热量分布均匀，油烟少，无污染，使食物更加美味，它是利用以下哪项来加热的（
??
）
A.
红外线
B.
紫外线
C.
白炽灯
D.
煤
6.
过度晒太阳会使皮肤粗糙，甚至会引起皮肤癌。这是由于太阳光含有以下哪种光线造成的
(
)
A.红外线
B.紫外线
C.X射线
D.γ射线
7.
臭氧层在离地面20
km～25
km的平流层内，好象是地球的保护伞，它对地球上的生物来说，能(
)
A.隔离太阳光发出的难闻气味
B.减弱太阳光发出的能量，不致于使地球温度过高
C.吸收来自太阳的紫外线，使生物免受紫外线的直接照射
D.强化太阳的光照，使生物沐浴更多的阳光
8.
有些动物夜间几乎什么都看不到,而猫头鹰在夜间却有很好的视力,原因是猫头鹰(???)
A.不需要光线也能看到目标
B.眼睛发光,可以照亮目标
C.可对红外线产生视觉
D.可对紫外线产生视觉
9.
下列说法中正确的是(????)
A.红外线遥感是利用红外线的可遥控性
B.红外线自动感应门是利用红外线的热作用强的特性
C.红外线摄影是利用红外线的化学作用强的特性
D.红外线夜视仪是利用夜晚人体辐射红外线,而其他物体吸收红外线的原理制作的
10.
为解决高楼灭火难题，军工转民用“导弹灭火”技术实验成功，如图，发射架上有三只眼：“可见光”、“红外线”和“激光”，当高楼内有烟雾火源不明时，可用________（可见光/红外线/激光）发现火源，可用________精确测量火源距离（可见光/红外线/激光）。
11.
德国物理学家里特有一次把含有氯化银的照相底片放到可见光谱的紫光外侧发现底片
了，紫外线最显著的性质是它能使
.
12.把温度计放到棱镜后面让可见光照射，能够检测到温度的上升，如果把温度计放到红光以外的部分，检测到的温度________，说明____
____。
13.
验钞机是利用
能使
物质发光的原理来防伪的.夜视仪是通过识别不同温度的物体辐射
不同达到夜间侦察的目的，医院和饭店常用
来灭菌.
14.
如图所示的两幅插图，请你说出它们各自的光学现象。甲图显示的现象叫做
它说明了
。乙图是探测
实验．为了使实验现象明显，我们采取的方法是
。
15.（2020·扬州）疫情防控期间，小明是班级的卫生员，负责使用红外测温仪测量同学们的体温，在测量过程中发现同学们之间的体温相差较大，同一位同学连续三次体温测量值不相同。为了能够提高测量的精确度，小明提出猜想：体温的测量值可能与测温的部位、测量的距离有关。并进行了下面的探究活动：
（1）探究与测温部位的关系时，保持测温仪与人体的
相同。对四位同学的额头与手腕分别进行了测量，数据记录如表：
温度/℃部位
甲
乙
丙
丁
额头
36.6
37.0
36.8
36.8
手腕
36.4
36.4
36.2
36.3
实验数据表明，小明的猜想是正确的。小明建议要考虑不同部位对测量结果的影响。
（2）探究与测温距离的关系时，保持
相同，实验数据如表：
间距（cm）
1
2
3
4
5
10
15
20
25
30
温度（℃）
36.5
36.5
36.5
36.4
36.3
36.1
35.7
35.1
34.7
34.1
由数据可知，在有效测温距离内，所测体温值与测温距离
（填“有关”或“无关”），小明建议这种型号测温仪的有效测温距离在
cm以内。
（3）小明进行深入探究，找来了如图所示红外测温仪的结构简图。当近距离正对测量时，热辐射体辐射的红外线通过透镜会聚于图中
中心位置。由此可知，导致温度测量值出现偏差的主要原因是
。
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第3章 光现象
3.2 人眼看不见的光
【学习目标】
1.知道光的色散光带与不可见光；
2.掌握红外线和紫外线的特性和应用；
【知识梳理】
一、可见光与不可见光
（1）可见光：人眼能感觉到的光称为可见光。
（2）不可见光：人眼无法察觉的光称为不可见光。
二、红外线
（1）定义：太阳光色散区域红光外侧的不可见光叫红外线。
（2）发现者：英国科学家
赫歇尔。
（3）特性：
①普遍性：一切物体都在不停地辐射红外线，温度越高，辐射红外线越强。
②热效应：能使被照射的物体发热。
③穿透云雾能力强：可红外遥感、勘测地热。
（4）应用：电器遥控、红外诊断、红外取暖。
三、紫外线
（1）定义：太阳光色散区域紫光外侧的不可见光叫紫外线。
（2）发现者：德国物理学家
里特。
（3）特性：
①来源：高温物体如太阳、弧光灯和其他炽热物体发出的光中都有紫外线，汞等气体放电发出
的光中也含有紫外线。
②荧光效应：可以使荧光物质发光，用来鉴别字画和人民币。
③杀伤力强：能杀菌、强度高时伤害人体。
④化学作用强：容易使照相底片感光。
【难点突破】
一、探究紫外线、红外线的实验
【例1】钞票的某些位置用荧光物质印上了标记，在紫外线下识别这些标记，是一种有效的防伪措施。某同学在较暗的环境中做了下列三次实验
（1）如图甲所示，他用紫外线灯照射面值为100元的钞票，看到“100”字样发光。这表明紫外线能使
发光。
（2）如图乙所示，他用紫外线灯照射一块透明玻璃，调整透明玻璃的位置和角度，看到钞票上的“100”字样再次发光。这表明紫外线能被透明玻璃
。
（3）如图丙所示，他把这块透明玻璃放在紫外线灯和钞票之间，让紫外线灯正对玻璃照射，在另一侧无论怎样移动钞票，“100”字样都不发光。他做这次实验是为了探究
。
【答案】（1）荧光物质；（2）反射；（3）紫外线能否透过玻璃。
【解析】
（1）钞票上的100字样上有荧光物质，在紫外线的照射下，它可以发光；
（2）紫外线是一种不可见光，它在传播时也遵循光的反射定律；
（3）通过上面的探究可知紫外线使荧光物质发光，当用玻璃挡住紫外线的传播路径时，另一侧的荧光物质不发光，说明紫外线不能透过玻璃，因此这是为了探究紫外线能否透过玻璃。
【例2】如图，将一束太阳光投射到玻璃三棱镜上，在棱镜后侧光屏上的AB范围内观察到不同颜色的光，则（
）
A．A处应是紫光
B．只有AB之间有光
C．将温度计放到AB范围A处的外侧，会看到温度明显上升
D．将照相底片放到AB范围B处的外侧，底片不会感光
【答案】C；
【解析】
A.B.太阳光经过三棱镜发生色散后，图中的位置从A到B依次呈现红橙黄绿蓝靛紫七种色光，因此A处为红光，AB之间为可见光，AB的外侧是不可见光，故AB错误。
C.A的外侧是红外线，红外线具有热效应，它位于红光的外面，所以温度计放在A处的外侧示数会上升，故C正确。
D.B处的外侧是紫外线，由于紫外线会使底片感光，而紫光外侧为紫外线，因此底片放在紫光外侧，则底片为感光，故D错误。
【典型例题】
红外线、紫外线的性质与应用
【例1】某些动物（如响尾蛇）靠红外线来捕食，它们是根据猎物身上发出的红外线来确定猎物的位置．下面哪个是人们模仿响尾蛇的这一特点而发明出来的（
）
A．可以进行科学实验的宇宙飞船
B．一种可以跟踪敌方飞机的导弹
C．红外线照相机
D．红外线夜视仪
【答案】B；
【解析】
响尾蛇在眼和鼻孔之间具有颊窝，是热能的灵敏感受器，可用来测知周围动物辐射的红外线，进行捕捉猎物。人类模仿动物的这些本领，研制出雷达，响尾蛇导弹等先进武器。
【例2】（2020·龙东）同学们用测温枪测体温，利用
（“红外线”、“紫外线”、“可见光”）的热效应。
【答案】红外线。
【解析】
根据红外线的特点可知，由于红外线热效应强，测温枪是利用红外线的热效应工作的。
故答案为：扩散；红外线。
【例3】(2019·扬州）扬州大力推进
24
小时城市书房建设，书房内禁止大声喧哗，“大”声是指声音的_____
大，这是在______
处控制噪声；书房内还配置了自助式消毒机，这是利用______
（红外线/紫外线）消毒灭菌的。
【答案】(1).
响度；
(2).
声源；(3).
紫外线；
【解析】
（1）书房内禁止大声喧哗“大”声指的是声音的响度大，这是在声源处控制噪声；
（2）紫外线可以杀死微生物，所以消毒剂利用紫外线来杀菌消毒。
【例4】关于红外线、紫外线，下列说法正确的是（ ）
A.0℃以下的物体不发出红外线
B.紫外线人眼可以直接观察到
C.医院中经常用照射紫外线的方法来进行消毒
D.温度越低的物体，辐射出的红外线越强
【答案】C
【解析】一切物体都能辐射红外线，A错误；紫外线在紫光之外，人眼看不到，B错误；紫外线可以杀死微生物，所以医院用紫外线来杀菌，C正确；任何物体在任何温度下都在辐射红外线，温度越高，辐射的红外线越强，D错误。
【基础与提高】
1.
最早发现紫外线的科学家是（
??
）
A.牛顿
B.伽利略
C.里特
D.摄尔修斯
【答案】C；
【解析】1801年德国物理学家里特发现了紫外线．
故选C．
2.
关于红外线，下列说法中正确的是（
）
A.红外线的颜色为红色
B.人眼可以直接看到红外线
C.0℃以下的物体不辐射红外线
D.温度越高的物体辐射出的红外线越强
【答案】D
【解析】
A、红外线是不可见光，所以不是红色，故选项与题意不符；
B、人眼不能直接看到红外线，故选项与题意不符；
C、0℃以下的物体也辐射红外线，故选项与题意不符；
D、温度越高的物体辐射出的红外线越强，故选项与题意相符。
3.
关于紫外线，下列说法正确的是（ ）
A.紫外线是紫色或蓝色的
B.紫外线不具有光能
C.人体不能照射紫外线，否则会伤害器官
D.医院常用紫外线照射的方法来灭菌消毒
【答案】D
【解析】
A、紫外线和红外线都是不可见光；不合题意．
B、紫外线具有光能．不合题意.
C、人体可以照射紫外线，但不能过量；不合题意．
D、医院常用紫外线来灭菌，紫外线可以杀死微生物．与题意相符
4.
夜晚,下列物体中放出红外线较多的是?(?
?)
A.草木
B.人
C.岩石
D.河水
【答案】B
【解析】无论是有生命的、无生命的物体都向外辐射红外线,物体辐射红外线的本领受温度的影响,温度越高,辐射红外线的本领越强，夜晚,在草木、人、岩石、河水中,人的温度最高,所以人放出红外线较多.
5.
有一种烤箱用来烹调时，能使热量分布均匀，油烟少，无污染，使食物更加美味，它是利用以下哪项来加热的（
??
）
A.
红外线
B.
紫外线
C.
白炽灯
D.
煤
【答案】A;
【解析】
A、红外线的热作用很强，可以用来加热．符合题意．
B、紫外线热作用弱，不能用来加热．不符合题意；
C、白炽灯是用来照明的．不符合题意；
D、煤是利用煤燃烧的化学能转化为内能．煤燃烧污染很大．不符合题意；
故选A。
6.
过度晒太阳会使皮肤粗糙，甚至会引起皮肤癌。这是由于太阳光含有以下哪种光线造成的
(
)
A.红外线
B.紫外线
C.X射线
D.γ射线
【答案】B
【解析】太阳光中含有紫外线，适当照射紫外线能促使维生素D的合成，促使钙的吸收。过度照射紫外线会使皮肤粗糙，甚至会引起疾病。
7.
臭氧层在离地面20
km～25
km的平流层内，好象是地球的保护伞，它对地球上的生物来说，能(
).
A.隔离太阳光发出的难闻气味
B.减弱太阳光发出的能量，不致于使地球温度过高
C.吸收来自太阳的紫外线，使生物免受紫外线的直接照射
D.强化太阳的光照，使生物沐浴更多的阳光
【答案】C
【解析】
臭氧层是地球的保护伞，能吸收绝大多数来自太阳的紫外线；为拯救臭氧层，我们应禁止氟利昂的使用
8.
有些动物夜间几乎什么都看不到,而猫头鹰在夜间却有很好的视力,原因是猫头鹰(???)
A.不需要光线也能看到目标
B.眼睛发光,可以照亮目标
C.可对红外线产生视觉
D.可对紫外线产生视觉
【答案】C。
【解析】
猫头鹰在夜间却有很好的视力.其原因是猫头鹰的眼睛能对红外线产生视觉.
所以C选项是正确的。
9.
下列说法中正确的是(????)
A.红外线遥感是利用红外线的可遥控性
B.红外线自动感应门是利用红外线的热作用强的特性
C.红外线摄影是利用红外线的化学作用强的特性
D.红外线夜视仪是利用夜晚人体辐射红外线,而其他物体吸收红外线的原理制作的
【答案】B
【解析】
A、红外线遥感是利用红外线波长较长容易发生衍射的特点,不是利用红外线的可遥控性,故A错误;?
B、如果人站在门前静止一段时间,红外线自动感应门的感应装置可以持续接收人体发出的红外线,将门打开,它是利用红外线的热作用强的特性,所以B选项是正确的;?
C、红外线摄影是利用红外线的热作用强的特性,故C错误;?
D、红外夜视仪是利用夜晚人体的温度高于物体的温度而辐射出的红外线较多的特点分辨出人和物体的,故D错误;?所以B选项是正确的.
10.
为解决高楼灭火难题，军工转民用“导弹灭火”技术实验成功，如图，发射架上有三只眼：“可见光”、“红外线”和“激光”，当高楼内有烟雾火源不明时，可用________（可见光/红外线/激光）发现火源，可用________精确测量火源距离（可见光/红外线/激光）。
【答案】红外线；激光；
【解析】
（1）在消防火险发生的初期，灾害往往是由于不明显的隐火引起的，应用红外线热成像仪可以快速有效的发现这些隐火，找到火源，及早灭火．（2）利用激光可以精确测量火源的距离．
故答案为：红外线；激光．
11.
德国物理学家里特有一次把含有氯化银的照相底片放到可见光谱的紫光外侧发现底片
了，紫外线最显著的性质是它能使
.
【答案】被感光；使荧光物质感光.
【解析】紫外线最显著的效应是荧光效应，它可以使荧光物质发光，紫外线还可以杀菌消毒；
12.把温度计放到棱镜后面让可见光照射，能够检测到温度的上升，如果把温度计放到红光以外的部分，检测到的温度________，说明____
____。
【答案】升高；红外线具有热效应；
【解析】红外线是一种不可见光．红外线具有热效应，它可以将物体的温度提升．太阳光通过棱镜后，发生色散现象，在温度计玻璃泡区域照射的是红外线．通过照射，使玻璃泡的温度升高了。
13.
验钞机是利用
能使
物质发光的原理来防伪的.夜视仪是通过识别不同温度的物体辐射
不同达到夜间侦察的目的，医院和饭店常用
来灭菌.
【答案】紫外线；荧光；红外线；紫外线．
【解析】（1）在光谱的红光之外是红外线，紫光之外是紫外线．
（2）紫外线使荧光物质发光，钞票上有荧光物质，起到防伪的作用．
（3）电视机遥控器是利用红外线的作用来工作的．
14.
如图所示的两幅插图，请你说出它们各自的光学现象。甲图显示的现象叫做
它说明了
。乙图是探测
实验．为了使实验现象明显，我们采取的方法是
。
【答案】(1)光的色散；太阳光是由不同的色光组成的；
红外线的热效应；将温度计的玻璃泡涂成黑色．
【解析】
太阳光经过三棱镜后被色散成七色光；且红光的折射能力最弱，故乙图中温度计是放在红外线区域；
故甲图显示的是光的色散，由此可知太阳光是由不同的色光组成的；
乙图是探测红外线的热效应实验，为使实验现象更明显，根据黑色物体吸热效果好，故采取的方法是：将温度计的玻璃泡涂成黑色．
15.（2020·扬州）疫情防控期间，小明是班级的卫生员，负责使用红外测温仪测量同学们的体温，在测量过程中发现同学们之间的体温相差较大，同一位同学连续三次体温测量值不相同。为了能够提高测量的精确度，小明提出猜想：体温的测量值可能与测温的部位、测量的距离有关。并进行了下面的探究活动：
（1）探究与测温部位的关系时，保持测温仪与人体的
相同。对四位同学的额头与手腕分别进行了测量，数据记录如表：
温度/℃部位
甲
乙
丙
丁
额头
36.6
37.0
36.8
36.8
手腕
36.4
36.4
36.2
36.3
实验数据表明，小明的猜想是正确的。小明建议要考虑不同部位对测量结果的影响。
（2）探究与测温距离的关系时，保持
相同，实验数据如表：
间距（cm）
1
2
3
4
5
10
15
20
25
30
温度（℃）
36.5
36.5
36.5
36.4
36.3
36.1
35.7
35.1
34.7
34.1
由数据可知，在有效测温距离内，所测体温值与测温距离
（填“有关”或“无关”），小明建议这种型号测温仪的有效测温距离在
cm以内。
（3）小明进行深入探究，找来了如图所示红外测温仪的结构简图。当近距离正对测量时，热辐射体辐射的红外线通过透镜会聚于图中
中心位置。由此可知，导致温度测量值出现偏差的主要原因是
。
【答案】（1）距离；（2）测温的部位；无关；3；（4）红外探测器；测量时，没有正对身体，导致红外线无法会聚在红外探测器。
【解析】
（1）体温的测量值可能与测温的部位、测量的距离有关，由控制变量法，探究与测温部位的关系时，保持测温仪与人体的距离相同；
（2）由控制变量法，探究与测温距离的关系时，保持测温的部位相同，
由数据可知，在有效测温距离在3cm以内，测量的温度都为36.5℃，超过3cm，距离越远，测量的温度越低，在有效测温距离内，所测体温值与测温距离无关；
小明建议这种型号测温仪的有效测温距离在3cm以内；
（3）小明进行深入探究，找来了如图所示红外测温仪的结构简图，图中透镜为凸透镜，对光线有会聚作用，当近距离正对测量时，热辐射体辐射的红外线通过透镜会聚于图中红外探测器中心位置；
由此可知，导致温度测量值出现偏差的主要原因是：测量时，没有正对身体，导致红外线无法会聚与红外探测器。
故答案为：（1）距离；（2）测温的部位；无关；3；（4）红外探测器；测量时，没有正对身体，导致红外线无法会聚在红外探测器。
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