2022版高中物理第十四章4电磁波与信息化社会5电磁波谱课件新人教版选修3_4

1、4 4电磁波与信息化社会电磁波与信息化社会 5 5电磁波谱电磁波谱 学习目标学习目标 1.1.了解电磁波的应用和在科技、经济、社会开展中的作用了解电磁波的应用和在科技、经济、社会开展中的作用. .2.2.了解电视、雷达、移动了解电视、雷达、移动 、因特网的根本原理或应用、因特网的根本原理或应用. .3.3.认识电磁波谱认识电磁波谱, ,知道电磁波是一个很大的家族知道电磁波是一个很大的家族, ,可见光是电磁波中的可见光是电磁波中的一小局部一小局部. .4.4.了解电磁波各波段的特点和主要用途了解电磁波各波段的特点和主要用途. .课前预习课前预习 感悟新知感悟新知教材探究教材探究知识点一电磁波与信

2、息化社会知识点一电磁波与信息化社会 问题导学问题导学 你能说出生产、生活、科技中哪些方面应用了电磁波吗你能说出生产、生活、科技中哪些方面应用了电磁波吗? ?答案答案: :生产、生活和科技中电磁波应用非常广泛生产、生活和科技中电磁波应用非常广泛, ,像播送、电视、手机、像播送、电视、手机、卫星导航、网上查阅资料、远程教学、医疗、操控无人飞机、外太空卫星导航、网上查阅资料、远程教学、医疗、操控无人飞机、外太空的人造飞行器、探索宇宙的起源等的人造飞行器、探索宇宙的起源等. . 知识梳理知识梳理 1.1.电磁波的传输电磁波的传输: :可以通过电缆、可以通过电缆、 , ,一样时间内传递一样时间内传递的信

3、息量越大的信息量越大. .(1)(1)电视的发射和接收过程电视的发射和接收过程光缆光缆越高越高电信号电信号解调解调(2)(2)雷达雷达雷达是利用无线电波来测定雷达是利用无线电波来测定 , ,雷达就是利用电磁雷达就是利用电磁波的这个特性工作的波的这个特性工作的. .(3)(3)移动移动 、因特网也是利用电磁波来传输信息的、因特网也是利用电磁波来传输信息的. .物体位置物体位置反射反射知识点二电磁波谱知识点二电磁波谱 问题导学问题导学 电磁波中电磁波中, ,无线电波波长范围为几十千米到几毫米无线电波波长范围为几十千米到几毫米, ,光波波长不到光波波长不到1 1微米微米. .作用于我们的眼睛并能引起

4、视觉反响的局部作用于我们的眼睛并能引起视觉反响的局部可见光可见光, ,只是电磁波中很只是电磁波中很窄的波段窄的波段. .在可见光范围外还存在大量的不可见光线在可见光范围外还存在大量的不可见光线. .各种电磁波谱成员各种电磁波谱成员按波长顺序是如何排列的按波长顺序是如何排列的? ?答案答案: :波长从长到短依次为无线电波、红外线、可见光、紫外线、波长从长到短依次为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X X射线、射线、射线射线, ,合起来构成了范围广阔的电磁波谱合起来构成了范围广阔的电磁波谱. . 知识梳理知识梳理 1.1.概念概念: :按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱按电磁波的波长或频

5、率大小的顺序把它们排列成谱. .2.2.电磁波谱的排列电磁波谱的排列: :按波长由长到短依次为按波长由长到短依次为 、红外线、红外线、 、紫外线、紫外线、X X射线、射线、 . . 3.3.不同电磁波的特点及应用不同电磁波的特点及应用无线电波无线电波可见光可见光射线射线特性特性用途用途无线电波无线电波波动性波动性_通信、广播、导航通信、广播、导航红外线红外线热作用强热作用强加热、遥测、遥感加热、遥测、遥感可见光可见光感光性感光性_照明、照相等照明、照相等紫外线紫外线化学作用、化学作用、_杀菌消毒杀菌消毒强强强强荧光效应荧光效应4.4.电磁波的物质性电磁波的物质性电磁场是一种物质电磁场是一种物质

6、, ,电磁波是电磁波是 中的电磁场中的电磁场, ,电磁波可以传递能量电磁波可以传递能量. .5.5.太阳辐射太阳辐射太阳辐射的能量集中在太阳辐射的能量集中在 、可见光和、可见光和 三个区域三个区域, ,在在 光光附近附近, ,辐射的能量最强辐射的能量最强. .运动运动红外线红外线紫外线紫外线黄绿黄绿思考判断思考判断1.1.电磁波按照频率由高到低依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、电磁波按照频率由高到低依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X X射线、射线、射线射线.(.( ) )2.2.电磁波的波长越长电磁波的波长越长, ,一样时间传递的信息量越大一样时间传递的信息量越大.(.( ) )

7、3.3.太阳辐射的能量集中在红外线、可见光、紫外线三个区域太阳辐射的能量集中在红外线、可见光、紫外线三个区域.(.( ) )4.4.各种电磁波在本质上是一样的各种电磁波在本质上是一样的, ,都能够发生反射、折射、衍射和干都能够发生反射、折射、衍射和干预预.(.( ) )5.5.雷达主要利用的是电磁波中微波波段雷达主要利用的是电磁波中微波波段, ,波长短、传播直线性好、反射波长短、传播直线性好、反射性强性强.(.( ) )6.6.微波炉是将电能转化为内微波炉是将电能转化为内( (热热) )能对食物加热的能对食物加热的.(.( ) )要点一电磁波与信息化社会要点一电磁波与信息化社会课堂探究课堂探究

8、 突破要点突破要点 例例1 1 雷达是利用电磁波来测定物体的位置和速度的设备雷达是利用电磁波来测定物体的位置和速度的设备, ,它可以向一它可以向一定方向发射不连续的电磁波脉冲定方向发射不连续的电磁波脉冲, ,遇到障碍物会发生反射遇到障碍物会发生反射. .雷达在发射和雷达在发射和接收电磁波时接收电磁波时, ,荧光屏上分别会呈现出一个尖形波荧光屏上分别会呈现出一个尖形波. .某防空雷达发射相邻某防空雷达发射相邻两次电磁波脉冲之间的时间间隔为两次电磁波脉冲之间的时间间隔为t=5t=510-4-4 s,10-4-4 s,电磁波在空气中的电磁波在空气中的传播速度为传播速度为3 3 108 m/s, 10

9、8 m/s,那么被监视目标的移动速度最接近那么被监视目标的移动速度最接近( ( ) )A.1 200 m/sA.1 200 m/sB.900 m/sB.900 m/sC.500 m/s C.500 m/s D.300 m/sD.300 m/sC C规律方法规律方法处理雷达侦测问题的要点处理雷达侦测问题的要点(1)(1)电磁波在空中的传播速度可认为等于真空中的光速电磁波在空中的传播速度可认为等于真空中的光速c,c,根据雷达荧根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的时间间隔光屏上发射波形和反射波形间的时间间隔, ,可求得侦察距离可求得侦察距离. .(2)(2)根据发射无线电波的方向和仰角根据发射无线

10、电波的方向和仰角, ,确定被侦察物体的位置确定被侦察物体的位置. .(3)(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间间隔内传播距离的一半. .ACAC 针对训练针对训练1 (1 (多项选择多项选择) )关于雷达的特点关于雷达的特点, ,以下说法正确的选项是以下说法正确的选项是( ( ) )A.A.雷达所用无线电波的波长比短波更短雷达所用无线电波的波长比短波更短B.B.雷达只有连续发射无线电波雷达只有连续发射无线电波, ,才能发现目标才能发现目标C.C.雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离雷达的

11、显示屏上可以直接读出障碍物的距离D.D.雷达在能见度低的黑夜将无法使用雷达在能见度低的黑夜将无法使用解析解析: :雷达所用无线电波为微波雷达所用无线电波为微波, ,微波的波长比短波更短微波的波长比短波更短, ,故故A A正确正确; ;雷达雷达是通过发射无线电波的脉冲并接收电磁脉冲工作的是通过发射无线电波的脉冲并接收电磁脉冲工作的, ,两次发射的时间间两次发射的时间间隔大约是隔大约是0.1 ms,0.1 ms,故故B B错误错误; ;雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离, ,故故C C正确正确; ;电磁波的使用不受天气影响电磁波的使用不受天气影响, ,故雷

12、达在能见度低的黑夜一样使故雷达在能见度低的黑夜一样使用用, ,故故D D错误错误. . 例例2 (2 (多项选择多项选择) )下面关于电视的说法中正确的选项是下面关于电视的说法中正确的选项是( ( ) )A.A.电视信号的发射、接收过程电视信号的发射、接收过程: :景物景物电信号电信号电磁波电磁波电信号电信号图像图像B.B.摄像机在一秒钟内要传递摄像机在一秒钟内要传递2424张画面张画面C.C.显像管是将电信号复原成景物图像的关键局部显像管是将电信号复原成景物图像的关键局部D.D.由于画面更换迅速和视觉暂留现象使人们看到的是活动的影像由于画面更换迅速和视觉暂留现象使人们看到的是活动的影像ACD

13、ACD解析解析: :电视信号的发射、接收过程电视信号的发射、接收过程: :景物景物电信号电信号电磁波电磁波电信号电信号图像图像; ;摄像机在一秒钟内要传递摄像机在一秒钟内要传递2525张画面张画面; ;显像管是将电信号复原成景显像管是将电信号复原成景物图像的关键局部物图像的关键局部; ;由于画面更换迅速和视觉暂留现象使人们看到的是由于画面更换迅速和视觉暂留现象使人们看到的是活动的影像活动的影像. .故故A,C,DA,C,D正确正确. . 针对训练针对训练2 2 关于电视接收的原理关于电视接收的原理, ,以下说法中正确的选项是以下说法中正确的选项是( ( ) )A.A.电视接收天线接收到的电磁波

14、中包括有图像信号和声音信号电视接收天线接收到的电磁波中包括有图像信号和声音信号B.B.电视接收天线接收到电磁波电视接收天线接收到电磁波, ,天线上并不产生感应电流天线上并不产生感应电流C.C.电视接收机接收到电磁波电视接收机接收到电磁波, ,通过电子枪的扫描显示电视节目的声音通过电子枪的扫描显示电视节目的声音信号信号D.D.电视接收机接收到电磁波电视接收机接收到电磁波, ,直接经扬声器得到电视节目的声音信号直接经扬声器得到电视节目的声音信号A A解析解析: :电视信号中有图像信号和声音信号电视信号中有图像信号和声音信号, ,即电视接收天线接收到的电即电视接收天线接收到的电磁波中包括图像信号和声

15、音信号磁波中包括图像信号和声音信号, ,故故A A正确正确; ;电视接收天线接收到电磁波电视接收天线接收到电磁波, ,引起电磁感应引起电磁感应, ,天线上产生感应电流天线上产生感应电流, ,故故B B错误错误; ;电视接收机接收到电磁电视接收机接收到电磁波波, ,然后经过解调复原出图像信号然后经过解调复原出图像信号; ;通过电子枪的扫描显示电视节目的通过电子枪的扫描显示电视节目的图像信号图像信号, ,故故C C错误错误; ;电视接收机接收到电磁波电视接收机接收到电磁波, ,通过电谐振得到需要的通过电谐振得到需要的信号信号, ,然后经过解调复原出声音信号然后经过解调复原出声音信号; ;再经过放大

16、器后扬声器得到电视再经过放大器后扬声器得到电视节目的声音信号节目的声音信号, ,故故D D错误错误. .要点二各种电磁波的特性要点二各种电磁波的特性1.1.共性共性(1)(1)不同电磁波的行为均服从波的规律不同电磁波的行为均服从波的规律, ,只是各波段显示波的特性的难只是各波段显示波的特性的难易程度不同易程度不同. .(2)(2)都遵守公式都遵守公式v=f,v=f,它们在真空中的传播速度都是它们在真空中的传播速度都是c=3.0c=3.0108 m/s.108 m/s.(3)(3)它们的传播都不需要介质它们的传播都不需要介质. .2.2.个性个性(1)(1)不同电磁波的频率或波长不同不同电磁波的

17、频率或波长不同, ,表现出不同的特性表现出不同的特性, ,波长越长越容易波长越长越容易产生干预、衍射现象产生干预、衍射现象, ,波长越短穿透能力越强波长越短穿透能力越强, ,不同波段的各自特性决不同波段的各自特性决定了它们不同的用途定了它们不同的用途. .(2)(2)同频率的电磁波同频率的电磁波, ,在不同介质中传播速度不同在不同介质中传播速度不同; ;不同频率的电磁波不同频率的电磁波, ,在同一种介质中传播时在同一种介质中传播时, ,频率越大频率越大, ,速度越小速度越小. .(3)(3)无线电波用于通信和播送无线电波用于通信和播送, ,红外线用于加热和遥感技术红外线用于加热和遥感技术, ,

18、紫外线用紫外线用于杀菌消毒于杀菌消毒,X,X射线应用于医学上的射线应用于医学上的X X光照片光照片,射线检查金属部件的缺射线检查金属部件的缺陷等陷等. . 例例3 3 麦克斯韦的电磁场理论指出麦克斯韦的电磁场理论指出: :变化的电场产生磁场变化的电场产生磁场, ,变化的磁场产变化的磁场产生电场生电场. .电场和磁场在空间的交替传播就形成了电磁波电场和磁场在空间的交替传播就形成了电磁波. .从赫兹用实验证从赫兹用实验证实了电磁波的存在至今实了电磁波的存在至今, ,电磁波已经与我们的生活严密相关电磁波已经与我们的生活严密相关: :机场安检门机场安检门使用频率为使用频率为7 kHz7 kHz的电磁波

19、的电磁波,GPS,GPS定位系统使用频率为定位系统使用频率为10.23 MHz(1 MHz 10.23 MHz(1 MHz =106 Hz)=106 Hz)的电磁波的电磁波, ,手机工作时使用频率为手机工作时使用频率为8008001 900 MHz1 900 MHz的电磁波的电磁波, ,无无线线WiFiWiFi使用频率为使用频率为2.4 GHz(1 GHz=109 Hz)2.4 GHz(1 GHz=109 Hz)的电磁波的电磁波, ,地铁行李安检时使地铁行李安检时使用频率为用频率为1018 Hz1018 Hz的电磁波的电磁波. .根据图中给出的电磁波谱和相关信息根据图中给出的电磁波谱和相关信息

20、, ,以下以下说法正确的选项是说法正确的选项是( ( ) )C CA.A.手机工作时使用的电磁波是纵波手机工作时使用的电磁波是纵波B.B.机场安检门使用的电磁波只能在空气中传播机场安检门使用的电磁波只能在空气中传播C.C.地铁行李安检时使用的电磁波是利用了电磁波的穿透本领地铁行李安检时使用的电磁波是利用了电磁波的穿透本领D.D.无线无线WiFiWiFi使用的电磁波比使用的电磁波比GPSGPS定位系统使用的电磁波更容易发生衍射定位系统使用的电磁波更容易发生衍射现象现象解析解析: :手机工作时使用的电磁波为横波手机工作时使用的电磁波为横波, ,故故A A错误错误; ;电磁波可以在真空中电磁波可以在

21、真空中传播传播, ,也可以在介质中传播也可以在介质中传播, ,故故B B错误错误; ;地铁行李安检时使用的电磁波是地铁行李安检时使用的电磁波是利用了电磁波的穿透本领利用了电磁波的穿透本领, ,故故C C正确正确; ;无线无线WiFiWiFi使用的电磁波比使用的电磁波比GPSGPS定位定位系统使用的电磁波频率高系统使用的电磁波频率高, ,波长短波长短, ,不容易衍射不容易衍射, ,故故D D错误错误. .方法技巧方法技巧电磁波的特点和应用电磁波的特点和应用我们不仅要牢记电磁波谱中的不同的电磁波我们不仅要牢记电磁波谱中的不同的电磁波( (如红外线、紫外线、如红外线、紫外线、X X射射线、线、射线射

22、线) )的特点和应用的特点和应用, ,还要记住电磁波谱中波长、频率的变化规还要记住电磁波谱中波长、频率的变化规律律, ,如频率越高如频率越高, ,波长越短波长越短, ,穿透性越强穿透性越强, ,波动性越弱波动性越弱; ;频率越低频率越低, ,波长越波长越长长, ,衍射现象越明显衍射现象越明显, ,波动性越强波动性越强, ,穿透性越弱穿透性越弱. . 针对训练针对训练3 3 验钞机发出的验钞机发出的“光能使钞票上的荧光物质发光光能使钞票上的荧光物质发光; ;家用电家用电器的遥控器发出的器的遥控器发出的“光光“光光, ,以下说法中正确的选项是以下说法中正确的选项是( ( ) )“光是红外线光是红外

23、线, ,遥控器发出的遥控器发出的“光是紫外线光是紫外线“光是红外线光是红外线“光通过玻璃棱镜发生折射时光通过玻璃棱镜发生折射时, ,它的偏折角比验钞机发出的它的偏折角比验钞机发出的“光大光大“光在玻璃中的传播速度小于验钞机发出的光在玻璃中的传播速度小于验钞机发出的“光在玻璃中的传播速光在玻璃中的传播速度度B B随堂演练随堂演练 检测效果检测效果1.“1.“远望号航天测量船远望号航天测量船, ,通过发射和接收一种波通过发射和接收一种波, ,对对“嫦娥一号进展嫦娥一号进展跟踪、测量与控制跟踪、测量与控制. .这种波是这种波是( ( ) )A.A.红外线红外线B.B.紫外线紫外线C.C.超声波超声波

24、D.D.微波微波D D解析解析: :红外线的主要应用是电视机、空调的遥控器红外线的主要应用是电视机、空调的遥控器, ,故故A A错误错误. .紫外线用紫外线用来杀菌消毒来杀菌消毒, ,故故B B错误错误. .超声波是声波超声波是声波, ,不能在真空中传播不能在真空中传播, ,故故C C错误错误. .微微波是电磁波波是电磁波, ,跟踪、测控就是利用了它跟踪、测控就是利用了它, ,故故D D正确正确. .2.(2.(多项选择多项选择) )以下哪些设备是电磁辐射污染源以下哪些设备是电磁辐射污染源( ( ) )A.A.高压变电站高压变电站B.B.电视发射塔电视发射塔C.C.移动移动 发射塔发射塔 D.

25、D.电灯电灯BCBC解析解析: :电力设施在周围环境中产生的电场和磁场是随着距离的增大而电力设施在周围环境中产生的电场和磁场是随着距离的增大而衰减衰减, ,影响范围非常小影响范围非常小, ,根本不形成辐射根本不形成辐射, ,无法向外界辐射能量无法向外界辐射能量, ,故故A,DA,D不属于电磁辐射污染源不属于电磁辐射污染源. .电磁辐射是指电磁能量从辐射源发射到空间电磁辐射是指电磁能量从辐射源发射到空间, ,在电场与磁场之间在电场与磁场之间, ,以电磁波的形式传播的能量流现象以电磁波的形式传播的能量流现象, ,通常是通过天通常是通过天线向外进展发射的线向外进展发射的, ,故故B,CB,C属于电磁辐射污染源属于电磁辐射污染源. .3.3.为了表达高考的公平、公正为了表达高考的公平、公正, ,高考时很多地方在考场使用手机信号高考时很多地方在考场使用手机信号屏蔽器屏蔽器, ,该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描扫描. .该扫描速度可以在手机接收报文信号时形成乱码干扰该扫描速度可以在手机接收报文信号时形成乱码干扰, ,手机不能手机不能检测从基站发出的正常数据检测从基站发出的正常数据, ,使手机不能与基站建立连接使手机不能与基站建立连接, ,到达屏蔽手到达屏蔽手机信号的目的机信号