中学课件光学基础1电磁波谱

1、光学基础（光学基础（1）电磁波谱电磁波谱http:/ 19 19世纪中叶，光的波动说已经得到了公认，世纪中叶，光的波动说已经得到了公认，但是光波的本质到底是什么，是像水波？还但是光波的本质到底是什么，是像水波？还是像声波呢？是像声波呢？ 19 19世纪世纪6060年代，麦克斯韦预言了电磁波年代，麦克斯韦预言了电磁波的存在，并从理论上得出电磁波在真空中的传的存在，并从理论上得出电磁波在真空中的传播速度应为：播速度应为：sm1011.38光是一种电磁波光是一种电磁波光速光速 1 1、麦克斯韦根据电磁理论，发现电磁波的波、麦克斯韦根据电磁理论，发现电磁波的波速与光速相同，提出了光是一种电磁波的假速与

2、光速相同，提出了光是一种电磁波的假说说 赫兹通过实验证实了光的电磁本质赫兹通过实验证实了光的电磁本质. . 光的电磁说把光学和电学统一起来了光的电磁说把光学和电学统一起来了关于光的电磁说的几点强调 2 2、光的颜色是由电磁波的频率决定的、光的颜色是由电磁波的频率决定的 不同频率的色光在真空中波速相同，在介质不同频率的色光在真空中波速相同，在介质中波速不同中波速不同 同一色光在不同介质中，频率（颜色）不变，同一色光在不同介质中，频率（颜色）不变，波长和波速都要改变波长和波速都要改变关于光的电磁说的几点强调 3 3、电磁波与机械波的比较、电磁波与机械波的比较: : 共同点：共同点： 都能产生干涉和

3、衍射现象；都能产生干涉和衍射现象； 它们波动的频率都取决于波源的频率；它们波动的频率都取决于波源的频率； 在不同介质中传播，频率都不变在不同介质中传播，频率都不变 关于光的电磁说的几点强调 电磁波谱电磁波谱波长不同的电磁波性质不同，波长不同的电磁波性质不同，根据电磁波的波长划分为几根据电磁波的波长划分为几个不同的区域。个不同的区域。电磁波谱电磁波谱宇宙线宇宙线 3 3、电磁波与机械波的比较、电磁波与机械波的比较: : 不同点：不同点： 机械波的传播一定需要介质，其波速与介质的机械波的传播一定需要介质，其波速与介质的性质有关，与波的频率无关性质有关，与波的频率无关 而电磁波本身就是一种物质，它可

4、以在真空中而电磁波本身就是一种物质，它可以在真空中传播，也可以在介质中传播传播，也可以在介质中传播 电磁波在真空中传播的速度均为电磁波在真空中传播的速度均为3.03.010108 8m ms s，在介质中传播时，波速和波长不仅与介质性质有在介质中传播时，波速和波长不仅与介质性质有关，还与频率有关关，还与频率有关返回返回关于光的电磁说的几点强调 红外线红外线 在电磁波中，能够作用于人的眼睛并引起视在电磁波中，能够作用于人的眼睛并引起视觉的，只是一个觉的，只是一个很窄的波段很窄的波段，通常叫做可见光。，通常叫做可见光。 其中波长最短的是紫光，波长约为其中波长最短的是紫光，波长约为380nm380n

5、m波波长最长的是红光，波长约为长最长的是红光，波长约为780nm.780nm. 波长更长的光不能引起视觉，叫做红外线，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，约为红外线的波长范围，约为770nm770nm10106 6nmnm红外线红外线 一切物体一切物体, ,都在辐射红外线都在辐射红外线. . 物体温度越高物体温度越高, ,辐射的红外线越强辐射的红外线越强. . 物体温度越高物体温度越高, ,辐射的红外线波长越短辐射的红外线波长越短. . 热辐射-即红外线辐射,热传递方式之一利用灵敏的红外线探利用灵敏的红外线探测器接收物体发出的测器接收物体发出的红外线，用电子仪器红外线，用电

6、子仪器对收到的信号进行处对收到的信号进行处理，就可以知道被测理，就可以知道被测物体的信息物体的信息 红外线主要作红外线主要作用是热作用，可以用是热作用，可以利用红外线来加热利用红外线来加热物体和进行红外线物体和进行红外线遥感遥感 红外线技红外线技术的应用术的应用注意注意: 烤箱中的红光烤箱中的红光,不是不是红外线红外线,红外线是看不见红外线是看不见的的.红外线感应防盗报警器红外线感应防盗报警器 它是将红外线遥感探测技术和无线数码遥控它是将红外线遥感探测技术和无线数码遥控技术结合的高科技新型产品，利用人体所产生的技术结合的高科技新型产品，利用人体所产生的微弱红外线而触发。当有人试图进入它的探测范

7、微弱红外线而触发。当有人试图进入它的探测范围时，它就会发出警报声，直到人离开才停止。围时，它就会发出警报声，直到人离开才停止。红外线反射型检测传感器红外线反射型检测传感器它是一种一体化的红外线发射、接收器件，内它是一种一体化的红外线发射、接收器件，内部包含红外线发射、接收及信号放大与处理电部包含红外线发射、接收及信号放大与处理电路，能够以非接触的形式检测出前方一定范围路，能够以非接触的形式检测出前方一定范围内的人体或物体。工作稳定可靠，性能优良，内的人体或物体。工作稳定可靠，性能优良，可广泛应用于各种自动检测、报警和控制等装可广泛应用于各种自动检测、报警和控制等装置中。如：光电计数器，接近式照

8、明开关，自置中。如：光电计数器，接近式照明开关，自动干手器，自控水龙头，动干手器，自控水龙头，感应门铃，倒车告警电路感应门铃，倒车告警电路红外线水分计红外线水分计 利用红外线照射加温功能利用红外线照射加温功能,使使被测试样本内的水分蒸发散失被测试样本内的水分蒸发散失,自动换算其含水率自动换算其含水率,适用于各形适用于各形式的产品水分测定式的产品水分测定, 依其功能特依其功能特性可分为上皿天平式、电子天平性可分为上皿天平式、电子天平式、陶瓷热管式及最新研发产品式、陶瓷热管式及最新研发产品-微量水分计微量水分计红外温度变送器红外温度变送器 它是一个非接触测量系统，根据红外辐射它是一个非接触测量系统

9、，根据红外辐射的测量原理，由一个滤镜和红外探测器的测量原理，由一个滤镜和红外探测器(热电偶热电偶堆堆)组成。使用时对准目标物体，能测量物体的组成。使用时对准目标物体，能测量物体的温度温度返回返回紫外线紫外线 紫外线也是不可见光，他的波长比紫光还短，紫外线也是不可见光，他的波长比紫光还短，大约为大约为50nm50nm380nm380nm紫外线有荧光作用，有些紫外线有荧光作用，有些物质受到紫外线照射时可以发出可见光物质受到紫外线照射时可以发出可见光 紫外线可以促使人体合成维生素紫外线可以促使人体合成维生素d d，有助于人，有助于人体对钙的吸收，所以儿童经常晒太阳能够预防缺体对钙的吸收，所以儿童经常

10、晒太阳能够预防缺钙引起的佝偻病，但是过多的紫外线会使皮肤粗钙引起的佝偻病，但是过多的紫外线会使皮肤粗糙，甚至诱发皮肤癌糙，甚至诱发皮肤癌 紫外线能够杀灭多种细菌，可以用紫外线进行紫外线能够杀灭多种细菌，可以用紫外线进行消毒消毒注意：红外线与紫外线人眼都是看不到的注意：红外线与紫外线人眼都是看不到的 画面上可以清晰的看到钱画面上可以清晰的看到钱币上的防伪标记币上的防伪标记 返回返回紫外线紫外线注意注意: 消毒灯、验钞机灯看起消毒灯、验钞机灯看起来是淡蓝色的。这不是紫外来是淡蓝色的。这不是紫外线。线。 紫外线看不见。紫外线看不见。 消毒灯、验钞机灯除发消毒灯、验钞机灯除发出紫外线外，还发出少量紫出

11、紫外线外，还发出少量紫光和蓝光光和蓝光电磁波谱电磁波谱波长短波长长频率高频率低 按频率由小到大（波长由大到小）排列形按频率由小到大（波长由大到小）排列形成的电磁波谱是：无线电波、红外线、可见光、成的电磁波谱是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、紫外线、伦琴射线、射线射线 这些频率不同的电磁波本质是相同的它这些频率不同的电磁波本质是相同的它们的行为服从共同的规律，们的行为服从共同的规律， 但是他们产生的机理不同，因而具有不同但是他们产生的机理不同，因而具有不同的特性在观察方法和应用上也有所不同的特性在观察方法和应用上也有所不同 关于电磁波谱的几点强调关于电磁波谱的几点强调 1 1不同电

12、磁波产生的机理不同电磁波产生的机理 无线电波是振荡电路中自由电子作周期性无线电波是振荡电路中自由电子作周期性的运动产生的的运动产生的 红外线、可见光、紫外线是原子外层电子红外线、可见光、紫外线是原子外层电子受激发产生的受激发产生的 伦琴射线是原子内层电子受激发产生的伦琴射线是原子内层电子受激发产生的 射线是原子核受激发产生的射线是原子核受激发产生的关于电磁波谱的几点强调关于电磁波谱的几点强调 2 2、频率、频率( (波长波长) )不同的电磁波表现出作用不同不同的电磁波表现出作用不同 红外线主要作用是热作用，可以利用红外线红外线主要作用是热作用，可以利用红外线来加热物体和进行红外线遥感；来加热物

13、体和进行红外线遥感； 紫外线主要作用是化学作用，可用来杀菌和紫外线主要作用是化学作用，可用来杀菌和消毒；消毒； 伦琴射线有较强的穿透本领，利用其穿透本伦琴射线有较强的穿透本领，利用其穿透本领与物质的密度有关，进行对人体的透视和检领与物质的密度有关，进行对人体的透视和检查部件的缺陷；查部件的缺陷； 射线的穿透本领更大，在工业和医学等领射线的穿透本领更大，在工业和医学等领域有广泛的应用，如探伤，测厚或用域有广泛的应用，如探伤，测厚或用刀进行刀进行手术手术关于电磁波谱的几点强调关于电磁波谱的几点强调 返回返回 利用红外线检测人体的健康状态，本图利用红外线检测人体的健康状态，本图片是人体的背部热图，透过图片可以根据片是人体