4.3-4.4无线电波的发射和接收、电磁波谱 课件-高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

在普通的LC振荡电路中，电场主要集中在电容器的极板之间，磁场主要集中在线圈内部。在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能主要是在电路内互相转化，辐射出去的能量很少，怎样才能有效地发射电磁波呢？新课导入4.3无线电波的发射和接收

4.4电磁波谱学习任务一学习任务一无线电波的发射在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制。使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变，这种调制叫作调幅（AM）。使高频电磁波的频率随信号的强弱而变，这种调制叫作调频（FM）。[物理观念]学习任务一学习任务一无线电波的发射有效发射电磁波的条件和方法第一：要有足够高的振荡频率。

振荡电路向外界辐射能量的本领，与振荡频率密切相关。频率越高，发射电磁波的本领就越大。①减小电容C：增大板间距d，减小正对面积S②减小自感系数L

第二：振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去。[物理观念]学习任务一学习任务一无线电波的发射[物理观念]无线电的发射全过程调制器放大器例1

[2023·镇海中学期中]如图所示为无线电波实际发射过程的示意图,如图甲、乙、丙所示为发射过程产生的电流图像,关于这三种图像,下列说法中错误的是(

)A.图甲为高频振荡器产生的高频等幅振荡B.图乙为人对着话筒说话时产生的低频信号C.图丙表示高频电磁波的振幅随信号的强弱而变D.图丙表示高频电磁波的频率随信号的强弱而变学习任务一学习任务一无线电波的发射D学习任务一[解析]

图乙为人对着话筒说话时产生的低频信号,选项B正确;由高频振荡器产生的高频振荡电流如图甲所示,选项A正确;图丙的调制方法是调幅,可以使载波的振幅随信号的强弱而变,选项C正确,D错误.1.电磁波的调制2.电磁波的发射过程示意图学习任务一调制在电磁波发射技术中,使载波随各种信号而改变的技术方式调幅使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制技术调频使高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制技术[物理观念]如图所示是我们常用的收音机中与调台旋钮相连的一个电子器件,它由两组铝片组成,一组铝片固定,称为静片;另一组铝片可以旋转,称为动片.收音机调台时就是调节旋钮改变动片与静片的正对面积,从而实现选台目的.你知道调节旋钮改变的是什么吗?调节的目的又是什么?学习任务二学习任务二无线电波的接收[答案]

两组铝片组成一个可变电容器,调节旋钮,改变电容器极板的正对面积,从而改变电容器的电容.它是振荡电路的一部分,调节电容C,可以改变振荡频率.当LC回路振荡频率与待接收的电磁波频率相同时,这个频率的电磁波就能在调谐电路里激起较强的感应电流,从而将需要的电台信号选出来.[物理观念]学习任务二学习任务二无线电波的接收1.接收原理和设备②设备：接收天线①原理:电磁感应现象接收天线各种信号[物理观念]学习任务二学习任务二无线电波的接收2.筛选装置

当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振。

f=f0调谐电路调谐：使接收电路发生电谐振的过程[物理观念]学习任务二学习任务二无线电波的接收调谐器解调器放大电路天线无线电的接收全过程[实验探究]学习任务二学习任务二无线电波的接收无线电波的发射与接收例2

[2023·北仑中学月考]某同学自己绕制天线线圈,制作一个简单的收音机,用来收听中波无线电广播,初步制作后发现有一个频率最高的中波电台收不到,但可以接收其他中波电台,适当调整后,去户外使用,假设空间中存在波长分别为290m、397m、566m的无线电波,下列说法正确的是(

)A.为了能收到频率最高的中波电台,应增加线圈的匝数B.为更好接收290m的无线电波,应把收音机的调谐频率调到756kHzC.使接收电路产生电谐振的过程叫作解调D.为了能接收到长波,应把电路中电容器的电容调大一点学习任务二D

学习任务二变式1

在无线电广播的接收中,调谐和解调是两个必须经历的过程.下列关于接收过程的顺序正确的是(

)A.调谐→高频放大→解调→音频放大B.解调→高频放大→调谐→音频放大C.调谐→音频放大→解调→高频放大D.解调→音频放大→调谐→高频放大学习任务二A[解析]

调谐是从众多的电磁波中选出所需频率的高频信号,然后进行高频放大,再从放大后的高频信号中还原出高频信号所承载的低频声音信号,最后将这些低频声音信号放大后通过扬声器播放出来,故A正确.电磁波的发射、传播和接收过程(1)调幅和调频是调制的两种方式,检波是解调的一种特例,调谐则是解调的必要条件.(2)调幅和调频都是调制过程,解调是调制的逆过程.(3)电谐振就是电磁振荡中的“共振”.(4)调谐与电谐振不同,电谐振是一个物理现象,而调谐则是一个操作过程.学习任务二学习任务三学习任务三电磁波谱[物理观念]无线电波：技术上把波长大于1mm（频率低于300GHz）的电磁波称作无线电波。学习任务三学习任务三电磁波谱[物理观念]无线电波的波段划分与用途学习任务三学习任务三电磁波谱[物理观念]学习任务三学习任务三电磁波谱[物理观念]红外线：波长比无线电波短，比可见光长。一切物体都在不停地辐射红外线，物体温度越高，辐射的红外线越强。学习任务三学习任务三电磁波谱[物理观念]红外线：波长比无线电波短，比可见光长。特性：一切物体都在不停地辐射红外线，物体温度越高，辐射的红外线越强。学习任务三学习任务三电磁波谱[物理观念]红外线的应用：红外线夜视仪红外线遥感红外线加热红外线遥控学习任务三学习任务三电磁波谱[物理观念]可见光：波长在700nm~400nm；1.可分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光。2.可被视网膜感知。频率4.3×1014~7.5×1014Hz3.各色可见光在真空中的波长和频率学习任务三学习任务三电磁波谱[物理观念]紫外线：波长在400nm~5nm；频率7.5×1014~6.0×1016Hz特性：有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质。学习任务三学习任务三电磁波谱[物理观念]紫外线的作用灭菌消毒荧光效应学习任务三学习任务三电磁波谱[物理观念]x射线γ射线：波长比紫外线更短的电磁波。特性：有比紫外线更高的能量，有很强的穿透作用。例3

[2023·安吉中学月考]电磁波在生活中有广泛的应用,下列应用的电磁波中,按波长由长到短排列正确的是(

)A.遥控器、手机、消毒柜、胸透B.手机、遥控器、消毒柜、胸透C.遥控器、胸透、手机、消毒柜D.遥控器、手机、消毒柜、胸透学习任务三学习任务三电磁波谱[解析]

手机采用的是无线电波,遥控器利用了红外线,紫外线具有很强的消毒作用,X射线具有穿透性、荧光性和摄影效应的特性,所以可以用来做胸透,电磁波谱按波长由长到短依次为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线,故B正确.B变式2

下列说法中正确的是(

)A.各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线B.红外线有显著的热效应,紫外线有显著的化学作用C.X射线的穿透本领比γ射线的强D.低温物体不能辐射红外线学习任务三B[解析]

干涉和衍射现象是光的波动性的体现,波长越长,越容易表现出波动性,而γ射线波长最短,故A错误;红外线有显著的热效应,紫外线有显著的化学作用,故B正确;电磁波的频率越高,穿透本领越强,故C错误;一切物体都能辐射红外线,故D错误.变式3

(多选)[2020·江苏卷]电磁波广泛应用在现代医疗中.下列属于电磁波应用的医用器械有(

)A.杀菌用的紫外灯B.拍胸片的X光机C.治疗咽喉炎的超声波雾化器D.检查血流情况的“彩超”机学习任务三AB[解析]

紫外灯用的是紫外线,属于电磁波;X光机用的是X射线,属于电磁波;超声波属于机械波;彩超利用的是声波的多普勒效应,也属于机械波,不属于电磁波.1.电磁波谱:把电磁波按波长由大到小的顺序排列起来.顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.它们共同构成了范围广阔的电磁波谱.学习任务三2.电磁波的共性与个性(1)共性①都遵守公式v=λf,它们在真空中的传播速度都是c=3.0×108m/s.②它们的传播都不需要介质.③它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性.学习任务三(2)个性①不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性,波长越长则越容易产生干涉、衍射现象,波长越短则穿透能力越强.②同频率的电磁波在不同介质中的传播速度不同.不同频率的电磁波在同一种介质中传播时,频率越大,则波速越小.③产生机理不同.④用途不同.学习任务三3.不同波长电磁波的比较学习任务三

无线电波红外线可见光紫外线X射线γ射线主要作用通信热作用视觉作用化学作用穿透作用贯穿作用应用无线电技术红外遥感技术照明、摄影灭菌消毒检查、探测、透视医学治疗、工业探伤产生机理振荡电路中自由电子周期性运动产生原子外层电子受激发而产生原子内层电子受激发而产生原子核受激发而产生频率低→高课堂小结无线电波的发射和接收电磁波谱课后习题1.有4个容易混淆的名词：调制、调幅、调频、解调。请设计一个结构图来表明它们的关系，并说明调幅与调频的区别。课后习题2.请向你的同学描述：调幅波（经调幅后的电磁波）图像的形状是怎样的？描述时，要求用到“载波”“音频信号”这两个名词。课后习题3.我国第一颗人造卫星用20.009MHz和19.995MHz的电磁波发送信号，求这两种电磁波的波长。课后习题4.某同学自己绕制天线线圈，制作一个最简单的收音机，用来收听中波的无线电广播。他发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台。为了收到这个电台，他应该增加还是减少线圈的匝数？说明理由。课后习题1.我们根据什么说电磁波是一种物质？课后习题2.波长为0.6μm的红光，从10m外的交通信号灯传到你的眼睛，大约需要多长时间？这个距离是波长的多少倍？课后习题3．某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来。某一时刻雷达发出一个无线电脉冲，经200μs