4.4电磁波谱课件—2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（39张PPT）
文档属性
| 名称 | 4.4电磁波谱课件—2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（39张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 960.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-08-12 11:39:24 | ||
图片预览
文档简介
4.4 电磁波谱
有效发射电磁波的两个基本条件
有效发射电磁波可采取的措施
实际应用中的开放电路
实际的发射装置
如何利用无线电波传递各种信号
无线电波音频信号的发射过程
无线电波的接受原理
如何还原声音信号与图像信号
高频信号的主要传播方式
太空中的太阳动力学观测台（SDO）可以拍摄到紫外线波段的太阳图像。通过这些图像可以观察到被可见光模糊或者遮挡的日冕等太阳活动。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、请同学说出电磁波家族中，主要有哪些种类？波长最长的是什么？波长最短的是什么？他们主要在哪些方面有应用
2、电磁波的能量特征？
一、无线电波
技术上把波长大于 1 mm（频率低于 300 GHz）的电磁波称作无线电波，并按波长（频率）划分为若干波段。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如表 1 所示。
汉武帝
表 1 无线电波的波段划分
汉武帝
无线电波广泛应用于通信、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，雷达也是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备（图4.4-1）。电磁波遇到障碍物要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的。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。
许多自然过程也辐射无线电波。天文学家用射电望远镜（图4.4-2）接收天体辐射的无线电波，进行天体物理研究。
图4.4-1
图4.4-2
典例精析
无线电波跟光波的不同在于无线电波（ ）
A．不能发生反射 B．不能通过真空
C．具有较长的波长 D．具有较低的速度
解析：无线电波跟光波一样，也能够发生反射，也能在真空中传播，在真空中的传播速度也相同，唯一不同的是，无线电波具有较长的波长。故ABD错误，C符合题意。
故选：C。
C
变式训练
现在用于家庭烹调加热食物的家用电器种类很多，加热的原理也不尽相同，下列加热装置中，直接使食物分子振动，从而起到加热作用的装置是（ ）
A．电饭煲 B．微波炉 C．电磁灶 D．石油气炉
B
解析：电饭煲是通过电流的热效应而发热的；微波炉通过微波使水分子振荡而加热；电磁灶利用的电磁感应原理；石油气炉是利用的天然气燃烧生热而加热食物；
故符合答案的只有微波炉；
故选：B。
技术上把波长大于 1 mm（频率低于 300 GHz）的电磁波称作无线电波，并按波长（频率）划分为若干波段。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如表 1 所示。
技法点拨：
二、红外线
是一种光波， λ比无线电波短，比可见光长。所有物体都辐射红外线。主要作用是热作用。人眼看不见红外线。
图4.4-3
图4.4-4
在电磁波中，能够作用于人的眼睛并引起视觉的，只是一个很窄的波段，通常叫做可见光。其中波长最短的是紫光，波长约为400nm波长最长的是红光，波长约为770nm。波长更长的光不能引起视觉，叫做红外线，红外线的波长范围很宽，约为 770nm～106 nm。
一切物体,都在辐射红外线，物体温度越高,辐射的红外线越强，物体温度越高,辐射的红外线波长越短，热辐射----即红外线辐射,热传递方式之一。
二、红外线
典例精析
测温是防控新冠肺炎的重要环节。额温枪是通过传感器接收人体辐射的红外线，对人体测温的。下列说法正确的是（ ）
A．红外线是波长比紫外线短的电磁波
B．红外线可以用来杀菌消毒
C．体温越高，人体辐射的红外线越强
D．红外线在真空中的传播速度比紫外线的大
C
答案：A、红外线和紫外线都属于电磁波，且红外线的波长比紫外线的长，故A错误；
B、紫外线可用于杀菌消毒，红外线具有热效应，故B错误；
C、额温枪能测温度是因为温度不同的人体辐射的红外线强弱不同，体温越高，人体辐射的红外线越强，故C正确；
D、任何频率的电磁波在真空中的传播速度都相同，等于光速，故D错误。
故选：C。
变式训练
“远望”号航天测量船，通过发射和接收一种波。对“嫦娥一号”进行跟踪、测量与控制。这种波是（ ）
A．红外线 B．紫外线 C．超声波 D．微波
D
答案：A、红外线的主要应用是电视机、空调的遥控器。故A不正确。
B、紫外线用来杀毒消菌。故B不正确。
C、超声波是声波，不能携带电磁波信号。故C不正确。
D、微波是电磁波，跟踪、测控就是利用了它。故D正确。
故选：D。
一切物体,都在辐射红外线，物体温度越高,辐射的红外线越强，物体温度越高,辐射的红外线波长越短，热辐射----即红外线辐射,热传递方式之一。
技法点拨：
三、可见光
能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为可见光。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，如表 2 所示①。不同波长的单色光组合也能产生不同的颜色，我们看到的白色阳光就是由各种色光组成的（图 4.4-5）。人类的眼睛正是通过这一波段的电磁波，获得了外部世界的大量信息。
图4.4-5 大气中的水滴把阳光分解为色光
表 2 各色光在真空中的波长和频率
典例精析
关于电磁波下列说法正确的是（ ）
A．可见光不是电磁波
B．微波炉用来加热的微波不是电磁波
C．黑体既会吸收电磁波也会反射电磁波
D．电磁波传播是一份一份的，每一份称为一个光子
D
答案：A、可见光、红外线及X射线等均为电磁波，故A错误；
B、微波炉内的微波是波长较短的电磁波，故B错误；
C、能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射而不发生反射，这样的物体称为黑体，但不一定黑色的，故C错误；
D、爱因斯坦提出，电磁波在发射和吸收时是一份一份传播的，每一份称为一个光量子，简称为光子，故D正确。
故选：D。
变式训练
可见光属于（ ）
A．电磁波 B．次声波 C．超声波 D．机械波
解析：可见光的波长范围为760nm～400nm，是电磁波谱中人眼可以感知的部分，所以可见光属于电磁波；而次声波和超声波属于声波，声波是发声体产生的振动在空气或其他物质中传播，它们都是机械波。
故选：A。
A
能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为可见光。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。
技法点拨：
四、紫外线
人眼看不到比紫光波长更短的电磁波。在紫光之外，波长范围为 5 ? 370 nm 的电磁波是紫外线。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（图 4.4-6）。太阳光中有许多紫外线，人体接受适量的紫外线照射，能促进钙的吸收，改善身体健康状况。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。
图4.4-6 紫外线消毒
典例精析
下列关于紫外线的说法中正确的是（ ）
A.照射紫外线可增进人体对钙的吸收，因此人们应尽可能多地接受紫外线的照射
B.紫外线是一种可见光
C.紫外线有很强的荧光效应，可用于防伪
D.紫外线有杀菌消毒的作用，是因为其有热效应
C
解析：适量照射紫外线，能合成维生素D，促使人体对钙的吸收，过度的照射可能对皮肤产生伤害，故A错误；
紫外线是不可见光，故B错误；
利用紫外线的荧光效应来做防伪标识，故C正确；
紫外线化学效应强，所以能杀菌，故D错误.
故选：C。
变式训练
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
B
解析：A、微波、红外线、紫外线波长从长到短排列。故A错误。
B、γ射线、X射线、紫外线波长从短到长排列，且范围互相交错重叠。故B正确。
C、紫外线、可见光、红外线波长从短到长排列，但是范围不互相交错重叠。故C错误。
D、紫外线、X射线、γ射线波长从长到短排列。故D错误。
故选：B。
人眼看不到比紫光波长更短的电磁波。在紫光之外，波长范围为 5 ? 370 nm 的电磁波是紫外线。紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质。
技法点拨：
五、X 射线和 γ 射线
波长比紫外线更短的电磁波就是 X 射线和 γ 射线了。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 射线具有很强的穿透本领，可以用来检查人体的内部器官，帮助医生判断人体组织是否发生了病变（图 4.4-7）。在工业上，利用 X 射线检查金属构件内部的缺陷。机场等地进行安全检查时，X 射线能轻而易举地探测到箱内的物品。
图4.4-7 利用X射线拍摄的人体组织照片
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，也可用于探测金属构件内部的缺陷。
典例精析
(多选)在电磁波中，波长按从长到短排列的是（ ）
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
BCD
答案：电磁波谱按波长从长到短的排列顺序依次是无线电波→红外线→可见光(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)→紫外线→X射线→γ射线，由此可知B、C、D选项正确。
变式训练
电磁波在生活中有着广泛的应用.不同波长的电磁波具有不同的特性，因此也有不同的应用.下列器材与其所应用的电磁波对应关系不正确的是（ ）
A.雷达——无线电波 B.手机——X射线
C.紫外消毒柜——紫外线 D.遥控器——红外线
B
解析：雷达是利用了无线电波中微波来测距的，故A正确；
手机采用的是无线电波，X射线对人体有很大的辐射，不能用于通信，故B错误；
紫外线具有很强的消毒作用，故C正确；
红外线可以用于遥控器，故D正确。
故选：B
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，也可用于探测金属构件内部的缺陷。
技法点拨：
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，叫做电磁波谱。
2、波长从大到小的顺序：无线电波、光波（红外线、可见光、紫外线）、X射线、γ射线。
再见
有效发射电磁波的两个基本条件
有效发射电磁波可采取的措施
实际应用中的开放电路
实际的发射装置
如何利用无线电波传递各种信号
无线电波音频信号的发射过程
无线电波的接受原理
如何还原声音信号与图像信号
高频信号的主要传播方式
太空中的太阳动力学观测台（SDO）可以拍摄到紫外线波段的太阳图像。通过这些图像可以观察到被可见光模糊或者遮挡的日冕等太阳活动。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、请同学说出电磁波家族中，主要有哪些种类？波长最长的是什么？波长最短的是什么？他们主要在哪些方面有应用
2、电磁波的能量特征？
一、无线电波
技术上把波长大于 1 mm（频率低于 300 GHz）的电磁波称作无线电波，并按波长（频率）划分为若干波段。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如表 1 所示。
汉武帝
表 1 无线电波的波段划分
汉武帝
无线电波广泛应用于通信、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，雷达也是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备（图4.4-1）。电磁波遇到障碍物要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的。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。
许多自然过程也辐射无线电波。天文学家用射电望远镜（图4.4-2）接收天体辐射的无线电波，进行天体物理研究。
图4.4-1
图4.4-2
典例精析
无线电波跟光波的不同在于无线电波（ ）
A．不能发生反射 B．不能通过真空
C．具有较长的波长 D．具有较低的速度
解析：无线电波跟光波一样，也能够发生反射，也能在真空中传播，在真空中的传播速度也相同，唯一不同的是，无线电波具有较长的波长。故ABD错误，C符合题意。
故选：C。
C
变式训练
现在用于家庭烹调加热食物的家用电器种类很多，加热的原理也不尽相同，下列加热装置中，直接使食物分子振动，从而起到加热作用的装置是（ ）
A．电饭煲 B．微波炉 C．电磁灶 D．石油气炉
B
解析：电饭煲是通过电流的热效应而发热的；微波炉通过微波使水分子振荡而加热；电磁灶利用的电磁感应原理；石油气炉是利用的天然气燃烧生热而加热食物；
故符合答案的只有微波炉；
故选：B。
技术上把波长大于 1 mm（频率低于 300 GHz）的电磁波称作无线电波，并按波长（频率）划分为若干波段。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如表 1 所示。
技法点拨：
二、红外线
是一种光波， λ比无线电波短，比可见光长。所有物体都辐射红外线。主要作用是热作用。人眼看不见红外线。
图4.4-3
图4.4-4
在电磁波中，能够作用于人的眼睛并引起视觉的，只是一个很窄的波段，通常叫做可见光。其中波长最短的是紫光，波长约为400nm波长最长的是红光，波长约为770nm。波长更长的光不能引起视觉，叫做红外线，红外线的波长范围很宽，约为 770nm～106 nm。
一切物体,都在辐射红外线，物体温度越高,辐射的红外线越强，物体温度越高,辐射的红外线波长越短，热辐射----即红外线辐射,热传递方式之一。
二、红外线
典例精析
测温是防控新冠肺炎的重要环节。额温枪是通过传感器接收人体辐射的红外线，对人体测温的。下列说法正确的是（ ）
A．红外线是波长比紫外线短的电磁波
B．红外线可以用来杀菌消毒
C．体温越高，人体辐射的红外线越强
D．红外线在真空中的传播速度比紫外线的大
C
答案：A、红外线和紫外线都属于电磁波，且红外线的波长比紫外线的长，故A错误；
B、紫外线可用于杀菌消毒，红外线具有热效应，故B错误；
C、额温枪能测温度是因为温度不同的人体辐射的红外线强弱不同，体温越高，人体辐射的红外线越强，故C正确；
D、任何频率的电磁波在真空中的传播速度都相同，等于光速，故D错误。
故选：C。
变式训练
“远望”号航天测量船，通过发射和接收一种波。对“嫦娥一号”进行跟踪、测量与控制。这种波是（ ）
A．红外线 B．紫外线 C．超声波 D．微波
D
答案：A、红外线的主要应用是电视机、空调的遥控器。故A不正确。
B、紫外线用来杀毒消菌。故B不正确。
C、超声波是声波，不能携带电磁波信号。故C不正确。
D、微波是电磁波，跟踪、测控就是利用了它。故D正确。
故选：D。
一切物体,都在辐射红外线，物体温度越高,辐射的红外线越强，物体温度越高,辐射的红外线波长越短，热辐射----即红外线辐射,热传递方式之一。
技法点拨：
三、可见光
能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为可见光。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，如表 2 所示①。不同波长的单色光组合也能产生不同的颜色，我们看到的白色阳光就是由各种色光组成的（图 4.4-5）。人类的眼睛正是通过这一波段的电磁波，获得了外部世界的大量信息。
图4.4-5 大气中的水滴把阳光分解为色光
表 2 各色光在真空中的波长和频率
典例精析
关于电磁波下列说法正确的是（ ）
A．可见光不是电磁波
B．微波炉用来加热的微波不是电磁波
C．黑体既会吸收电磁波也会反射电磁波
D．电磁波传播是一份一份的，每一份称为一个光子
D
答案：A、可见光、红外线及X射线等均为电磁波，故A错误；
B、微波炉内的微波是波长较短的电磁波，故B错误；
C、能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射而不发生反射，这样的物体称为黑体，但不一定黑色的，故C错误；
D、爱因斯坦提出，电磁波在发射和吸收时是一份一份传播的，每一份称为一个光量子，简称为光子，故D正确。
故选：D。
变式训练
可见光属于（ ）
A．电磁波 B．次声波 C．超声波 D．机械波
解析：可见光的波长范围为760nm～400nm，是电磁波谱中人眼可以感知的部分，所以可见光属于电磁波；而次声波和超声波属于声波，声波是发声体产生的振动在空气或其他物质中传播，它们都是机械波。
故选：A。
A
能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为可见光。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。
技法点拨：
四、紫外线
人眼看不到比紫光波长更短的电磁波。在紫光之外，波长范围为 5 ? 370 nm 的电磁波是紫外线。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（图 4.4-6）。太阳光中有许多紫外线，人体接受适量的紫外线照射，能促进钙的吸收，改善身体健康状况。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。
图4.4-6 紫外线消毒
典例精析
下列关于紫外线的说法中正确的是（ ）
A.照射紫外线可增进人体对钙的吸收，因此人们应尽可能多地接受紫外线的照射
B.紫外线是一种可见光
C.紫外线有很强的荧光效应，可用于防伪
D.紫外线有杀菌消毒的作用，是因为其有热效应
C
解析：适量照射紫外线，能合成维生素D，促使人体对钙的吸收，过度的照射可能对皮肤产生伤害，故A错误；
紫外线是不可见光，故B错误；
利用紫外线的荧光效应来做防伪标识，故C正确；
紫外线化学效应强，所以能杀菌，故D错误.
故选：C。
变式训练
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
B
解析：A、微波、红外线、紫外线波长从长到短排列。故A错误。
B、γ射线、X射线、紫外线波长从短到长排列，且范围互相交错重叠。故B正确。
C、紫外线、可见光、红外线波长从短到长排列，但是范围不互相交错重叠。故C错误。
D、紫外线、X射线、γ射线波长从长到短排列。故D错误。
故选：B。
人眼看不到比紫光波长更短的电磁波。在紫光之外，波长范围为 5 ? 370 nm 的电磁波是紫外线。紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质。
技法点拨：
五、X 射线和 γ 射线
波长比紫外线更短的电磁波就是 X 射线和 γ 射线了。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 射线具有很强的穿透本领，可以用来检查人体的内部器官，帮助医生判断人体组织是否发生了病变（图 4.4-7）。在工业上，利用 X 射线检查金属构件内部的缺陷。机场等地进行安全检查时，X 射线能轻而易举地探测到箱内的物品。
图4.4-7 利用X射线拍摄的人体组织照片
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，也可用于探测金属构件内部的缺陷。
典例精析
(多选)在电磁波中，波长按从长到短排列的是（ ）
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
BCD
答案：电磁波谱按波长从长到短的排列顺序依次是无线电波→红外线→可见光(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)→紫外线→X射线→γ射线，由此可知B、C、D选项正确。
变式训练
电磁波在生活中有着广泛的应用.不同波长的电磁波具有不同的特性，因此也有不同的应用.下列器材与其所应用的电磁波对应关系不正确的是（ ）
A.雷达——无线电波 B.手机——X射线
C.紫外消毒柜——紫外线 D.遥控器——红外线
B
解析：雷达是利用了无线电波中微波来测距的，故A正确；
手机采用的是无线电波，X射线对人体有很大的辐射，不能用于通信，故B错误；
紫外线具有很强的消毒作用，故C正确；
红外线可以用于遥控器，故D正确。
故选：B
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，也可用于探测金属构件内部的缺陷。
技法点拨：
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，叫做电磁波谱。
2、波长从大到小的顺序：无线电波、光波（红外线、可见光、紫外线）、X射线、γ射线。
再见