课堂讲义系列高中物理人教版选修11文档第四章电磁波及其应用第2讲电磁波谱

第2讲电磁波谱[目标定位]1.把握波长、频率和波速的关系.知道电磁波在真空中的传播速度等于光速，即c×108m/s.2.知道电磁波谱由无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线组成，.，激发同学探究地外未知生命的热忱，增加求知欲.一、波长、频率和波速1.概念(1)在一列水波中，凸起的最高处叫做波峰；凹下的最低处叫做波谷.邻近的两个波峰(或波谷)的距离叫做波长.(2)在1s内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少.(3)用来描述波传播快慢的物理量叫做波速.2.波速、波长、频率三者之间的关系：波速＝波长×频率，电磁波的波速c与λ、f的关系是c＝λf.3.电磁波在真空中的速度c＝×108__m/s.想一想电磁波在任何介质中的传播速度都等于光速吗？答案不是.电磁波在真空中的速度最大，而在介质中速度都会减小，我们认为电磁波在空气中的传播速度近似等于光速.二、电磁波谱1.按电磁波的波长或频率大小的挨次把它们排列成谱，叫做电磁波谱.2.不同波长电磁波的特性(1)无线电波波长大于1mm(频率小于300000MHz)的电磁波是无线电波.无线电波用于通信和播送.(2)红外线①红外线是一种光波，它的波长比无线电波的波长短，比可见光长，②全部物体都放射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强.我们看不见红外线.③利用红外线遥感可以在飞机或人造卫星上勘测地热、查找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮.3.可见光可见光的波长在700～400nm之间.4.紫外线波长范围在5～400nm的电磁波是紫外线.可以利用紫外线灭菌消毒.人体接受适量的紫外线照耀，能促进钙的汲取，改善身体健康.在紫外线的照耀下，很多物质会发出荧光.依据这个特点可以设计防伪措施.5.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.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.波长最短的电磁波是γ射线，它具有更高的能量.在医学上可以治疗某些癌症、探测金属部件内部的缺陷.想一想除了课本上提到的各种电磁波的应用，你还知道电磁波的哪些应用？答案在现代战斗中，很多武器的自动瞄准系统都有红外线探测装置，即使是人隐藏在半边开放的掩体中，也能够被红外线探测装置发觉；一些掌握导弹飞行的系统中，也经常利用红外线进行制导；很多动物具有兴旺的红外线感受器官.三、电磁波的能量1.微波炉的工作应用了一种电磁波——微波.食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动，内能增加，温度上升.2.电磁波具有能量，电磁波是一种物质.四、太阳辐射1.太阳辐射中含有可见光、红外线、紫外线，同时还有X射线、γ射线、无线电波.2.太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域内.波长在黄绿光四周，辐射的能量最强.我们的眼睛正好能感受这个区域的电磁辐射.一、波长、频率和波速的关系1.电磁波在真空中的速度为光速，c＝3×108m/s.2.电磁波的波长(λ)、波速(c)及频率(f)的关系.(1)c＝λf.(2)真空中，电磁波的频率越大，波长越短.3.由周期和频率的关系f＝eq\f(1,T)可知c＝eq\f(λ,T).4.影响波速的因素电磁波与机械波不同，它的传播速度与介质和频率有关，而机械波的速度只与介质有关.例1电磁波在空中的传播速度为v.北方交通播送电台的频率为f，该电台所放射电磁波的波长为()A.eq\f(v,f) B.eq\f(1,vf)C.eq\f(f,v) D.vf答案A解析由公式v＝λf，可得波长λ＝eq\f(v,f)，选项A正确.针对训练1英国物理学家麦克斯韦认为：变化的磁场________(选填“能〞或“不能〞)×108m/s，×108Hz的电磁波，在真空中的波长为________m.答案能赫兹解析依据麦克斯韦电磁场理论可知变化的磁场能产生电场；赫兹用试验证明了电磁波的存在；由公式v＝λf，可得波长λ＝eq\f(v,f)＝eq\f×108,×108)m.二、电磁波谱及其应用名称特性无线电波红外线可见光紫外线X射线γ射线主要作用通信、播送热作用视觉作用化学作用穿透作用贯穿作用真空中的速度都是c×108m/s频率小→大波长大→小例2如图4－2－1所示，医院常用X光机检查人的身体.X光机利用了X射线的()图4－2－1A.荧光效应 B.灭菌消毒作用C.强穿透力量 D.显著热效应答案C解析X射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官，选项C正确.针对训练2关于电磁场和电磁波，以下说法正确的选项是()A.把电场和磁场组合在一起就是电磁场B.无线电波、可见光、X射线都是电磁波C.电磁波频率越高，传播速度越大D.麦克斯韦第一次通过试验验证了电磁波的存在答案B解析电磁场是变化的电场和变化的磁场相互联系着的，形成的不行分割的统一体，不是简洁的组合在一起，选项A错误；依据电磁波谱可知选项B正确；电磁波在真空中的传播速度等于光速，与频率无关，选项C错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次通过试验验证了电磁波的存在，选项D错误.波长、频率和波速的关系1.一列电磁波从水进入空气的过程中，肯定保持不变的物理量是()A.频率 B.波长C.振幅 D.波速答案A解析频率由波本身打算，与介质、波速无关，选项A正确；但电磁波在真空中的速度最大，而在介质中速度都会减小，故从真空传入水中时波速变小，由公式v＝λf，可得波长λ＝eq\f(v,f)变小，选项B、D错误；电磁波在传播过程中，随着距离的增加，能量渐渐减弱，所以振幅渐渐减小，选项C错误.2.家用微波炉中使用的微波频率为2450MHz，它的波长是多少？某播送电台放射的电磁波的波长是500m，它的频率是多少？答案m6×105Hz解析微波炉的微波频率是2450MHz，即f＝2450×106Hz，由c＝λf得λ＝eq\f(c,f)＝eq\f(3×108,2450×106)m≈m.f′＝eq\f(c,λ′)＝eq\f(3×108,500)Hz＝6×105Hz.电磁波谱及其应用3.关于电磁波谱，以下说法中正确的选项是()A.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B.γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高C.紫外线比紫光的频率低D.在电磁波谱中，穿透力量最强的是X射线答案AB解析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，选项A正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，选项B正确；在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长渐渐减小，频率渐渐增大，紫外线的频率应比紫光高，在电磁波谱中γ射线的穿透力量最强，应选项C、D错误.4.如图4－2－2所示，是医生用计算帮助某种射线断层摄影(简称“CT〞)检查身体的情景，这种能穿透身体的射线是()图4－2－2A.红外线 B.可见光C.紫外线 D.X射线答案D解析X射线能穿透物质，可以用来检查人体内部器官.“CT〞就是利用X射线的穿透力量强的特点.题组一、电磁波谱及其应用1.以下各组电磁波，按波长由长到短的正确排列是()A.γ射线、红外线、紫外线、可见光B.红外线、可见光、紫外线、γ射线C.可见光、红外线、紫外线、γ射线D.紫外线、可见光、红外线、γ射线答案B解析在电磁波谱中，电磁波的波长从长到短排列挨次依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，由此可判定选项B正确.2.在电磁波谱中，以下说法正确的选项是()A.各种电磁波有明显的频率和波长区域界限B.γ射线的频率肯定大于X射线的频率C.X射线的波长有可能等于紫外线波长D.可见光波长肯定比无线电波的短答案CD解析X射线和γ射线、X射线和紫外线有一局部频率重叠，界限不明显，故C、D选项正确.3.关于红外线，以下说法正确的选项是()A.红外烤箱中的红光就是红外线B.红外线比可见光的波长长C.高温物体辐射红外线，低温物体不辐射红外线D.红外线比可见光更简洁引起固体物质分子共振答案BD解析红外线是看不见的，所以烤箱中的红光不是红外线；红外线比可见光的波长长；一切物体，包括高温物体和低温物体都辐射红外线，只是物体温度越高，它辐射的红外线就越强；红外线的频率比可见光更接近固体物质分子的频率，也就更简洁使分子发生共振，因而红外线热作用显著.4.关于紫外线，以下说法中正确的选项是()A.紫外线能够灭菌消毒B.紫外线是紫色的C.紫外线能够用来透视人体器官D.紫外线的波长比可见光长答案A解析紫外线具有灭菌消毒作用，A对；紫外线是不行见光，它的波长比可见光短，穿透力量比X射线弱，不能用于人体器官透视，故B、C、D错.5.间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测用和民用目标.这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车队离开，也瞒不过它.这种遥感照相机敏感的电磁波属于()A.可见光波段 B.红外波段C.紫外波段 D.X射线波段答案B解析一切物体在任何状况下都放射红外线，但不能随便放射可见光、紫外线和X射线，故这种遥感照相机敏感的电磁波属于红外波段.B正确.6.关于生活中遇到的各种波，以下说法正确的选项是()A.电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B.在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C.太阳光中的可见光和医院“B超〞中的超声波传播速度相同D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT〞中的X射线波长相同答案B解析无论是电磁波还是声波，都可以传递能量和信息，那么A项错误；易知B项正确；太阳光中的可见光和医院“B超〞中的超声波的传播速度不相同，那么C项错误；遥控器发出的红外线频率和医院“CT〞中的X射线频率不同，故它们的波长也不相同，那么D项错误.7.关于电磁波，以下说法中正确的选项是()A.电磁波与机械波一样均不能在真空中传播B.电磁波的传播实际上也伴随着电磁能的传播C.微波炉中的微波是一种高频率的电磁波，本身没有能量，但能产生热量D.微波炉中的微波是一种低频率的电磁波，本身具有能量，但不能产生热量答案B解析电磁波能在真空中传播，传播过程中也伴随着电磁能的传播，A错，B对；微波炉中的微波是一种高频率的电磁波，本身具有能量，能产生热量，故C、D错误.题组二、波长、频率和波速的关系8.关于光波和无线电波，以下说法不正确的选项是()A.都是电磁波B.都可以在真空中传播C.在真空中的传播速度都是3×108m/sD.二者的波长、频率均相同答案D解析光波和无线电波本质上都是电磁波，都可以在真空中传播，在真空中传播的速度都是3×108m/s，所以A、B、C对；光波和无线电波波长、频率不同，所以D错.9.电磁波从真空传入水中时，以下说法正确的选项是()A.频率不变，波速变大，波长变大B.频率不变，波速变小，波长变小C.波速不变，频率变小，波长变大D.波速不变，频率变大，波长变小答案B解析电磁波的波长λ、波速v和频率f与机械波一样满意v＝λf，传播过程中，频率不变，C、D两项错误；但电磁波在真空中的速度最大，而在介质中速度都会减小，故从真空传入水中时波速变小，波长变小，A错，B对.10.波长为50m～100m的无线电波相宜通过电离层的反射