人教版高中物理選擇性必修第二冊第四章4電磁波譜課件

4．電磁波譜第四章

電磁振蕩與電磁波整體感知·自我新知初探[學(xué)習(xí)任務(wù)]

任務(wù)1．知道波長、頻率和波速的關(guān)系。任務(wù)2．了解電磁波譜是由無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線組成的，能夠知道它們各自的特點及主要應(yīng)用。[問題初探]

問題1．按波長由長到短的順序排序電磁波譜。問題2．紅外線、紫外線有哪些應(yīng)用?問題3．X射線和γ射線有哪些應(yīng)用？[自我感知]經(jīng)過你認(rèn)真的預(yù)習(xí)，結(jié)合你對本節(jié)課的理解和認(rèn)識，請畫出本節(jié)課的知識邏輯體系。探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達(dá)成[鏈接教材]太空中的太陽動力學(xué)觀測臺(SDO)可以拍攝到紫外線波段的太陽圖像。通過這些圖像可以觀察到被可見光模糊或者遮擋的日冕等太陽活動。對比波長為21.1nm的紫外線和可見光的圖像可以看出，它與我們常見的太陽大不相同。知識點一電磁波譜除了可見光和紫外線，你還知道太陽能發(fā)出哪些波段的電磁波嗎？提示：太陽輻射中包含了波長不同的各種各樣的電磁波，主要是紅外線、可見光、紫外線，還有少量的無線電波、X射線、γ射線。1．電磁波譜：按電磁波的波長大小或頻率高低的順序排列成的譜，叫作電磁波譜。2．按波長由長到短的順序：無線電波、______、可見光、______、______和γ射線。電磁波的頻率越高，它的波長就越短。3．波速、波長、頻率之間的關(guān)系：______。紅外線紫外線X射線v＝λf1．電磁波譜電磁波的頻率范圍很廣，按波長由長到短(頻率由小到大)順序排列的電磁波譜如圖所示。(1)從無線電波到γ射線都是本質(zhì)相同的電磁波，遵循共同的規(guī)律，但因波長(或頻率)不同又表現(xiàn)出不同的特點。(2)電磁波譜中的各部分沒有嚴(yán)格的分界線。無線電波的微波部分和紅外線的一部分重疊；紫外線和X射線的一部分重疊；γ射線和X射線的一部分重疊。2．各種電磁波的共性與個性(1)共性①它們在本質(zhì)上都是電磁波，遵循相同的規(guī)律，各波段之間并沒有絕對的界線。②都遵守公式v＝λf，它們在真空中的傳播速度都是c＝3.0×108m/s。③它們的傳播都不需要介質(zhì)。④它們都具有反射、折射、衍射、干涉和偏振的特性。(2)個性①不同電磁波的頻率或波長不同，表現(xiàn)出不同的特性，波長越長，越容易產(chǎn)生干涉、明顯衍射現(xiàn)象，波長越短，穿透能力越強(qiáng)。②同頻率的電磁波在不同介質(zhì)中傳播速度不同。不同頻率的電磁波在同一種介質(zhì)中傳播時，頻率越大，折射率越大，速度越小。③用途不同。【典例1】

(波速、波長、頻率之間的關(guān)系)(多選)關(guān)于真空中波長為0.6μm

的紅光，下列說法正確的是(

)A．其在真空中傳播速度為3.0×108m/sB．其頻率是5×1014HzC．在真空中傳播10m的距離需要的時間是1.0×10-5sD．在10m的距離中(真空)約有1.7×107個波長√√√

1．無線電波：波長大于_____(頻率小于300GHz)的電磁波是無線電波，主要用于____和____。2．紅外線：一切物體都發(fā)射紅外線，熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射__，主要應(yīng)用于____、紅外攝影等。3．可見光：能使人的眼睛產(chǎn)生視覺效應(yīng)的電磁波，其波長為400～760nm。波長范圍不同的光表現(xiàn)為不同顏色，白光由各種色光組成。知識點二不同波段電磁波的認(rèn)識1mm通信廣播強(qiáng)加熱4．紫外線：具有較高的能量，因此可以利用紫外線________；許多物質(zhì)在紫外線的照射下會發(fā)出熒光，根據(jù)這一點可以設(shè)計________。5．X射線和γ射線(1)X射線：穿透能力較__，在醫(yī)學(xué)上常用_____照片輔助進(jìn)行疾病診斷。(2)γ射線：是從______內(nèi)發(fā)出來的電磁波，能量高，穿透能力很__。醫(yī)學(xué)上常用_____來殺死癌細(xì)胞。滅菌消毒防偽措施強(qiáng)X光原子核強(qiáng)γ射線如圖所示是應(yīng)用電磁波工作的幾種設(shè)備。判斷下列說法的正誤。下列問題正確的打“√”，錯誤的打“×”。問題1．在醫(yī)學(xué)上常用X射線照片輔助進(jìn)行疾病診斷，是利用X射線穿透本領(lǐng)弱的特性。

(

)問題2．紅外線夜視儀中觀測到的紅外線，波長大于可見光的波長。

(

)問題3．無線路由器是通過電磁波來傳遞信息的。

(

)×√√電磁波譜中各部分產(chǎn)生的機(jī)理、特點及應(yīng)用比較電磁波譜產(chǎn)生機(jī)理特征主要應(yīng)用真空中的波長/m頻率/Hz無線電波振蕩電路中自由電子周期性運(yùn)動產(chǎn)生的波動性強(qiáng)，易發(fā)生衍射等無線電技術(shù)>10-3<1011電磁波譜產(chǎn)生機(jī)理特征主要應(yīng)用真空中的波長/m頻率/Hz紅外線原子外層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的熱效應(yīng)強(qiáng)紅外線遙感10-3～10-71012～1014可見光引起視覺照明、攝影10-71014紫外線化學(xué)效應(yīng)強(qiáng)，熒光效應(yīng)強(qiáng)，能殺菌醫(yī)用消毒10-7～10-91015～1017電磁波譜產(chǎn)生機(jī)理特征主要應(yīng)用真空中的波長/m頻率/HzX射線原子內(nèi)層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的貫穿性強(qiáng)檢查、探測、醫(yī)用透視10-8～10-121016～1020γ射線原子核受激發(fā)而產(chǎn)生的貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)工業(yè)探傷、醫(yī)用治療<10-11>1019【典例2】

(電磁波的應(yīng)用)電磁波是一種由電場和磁場共同構(gòu)成的特殊波動現(xiàn)象，是空間中傳播的有序能量轉(zhuǎn)移。因為它們的存在，我們才能建立電子通信技術(shù)和現(xiàn)代高科技的一切。下列情境中，關(guān)于電磁波特性和應(yīng)用的描述正確的是(

)A．手機(jī)通話在真空中也能實現(xiàn)B．CT利用紫外線的穿透本領(lǐng)來檢查多種疾病C．天文學(xué)家利用射電望遠(yuǎn)鏡接收無線電波，進(jìn)行天體物理研究D．遙控器發(fā)出的紅外線有很高的穿透本領(lǐng)√C

[手機(jī)通話過程是聲波轉(zhuǎn)換成電磁波傳播出去，電磁波再轉(zhuǎn)換成聲波進(jìn)入人耳，聲波在真空中無法傳播，所以無法轉(zhuǎn)換成電磁波，所以手機(jī)通話在真空中無法實現(xiàn)，A錯誤；CT是利用X射線的穿透本領(lǐng)來進(jìn)行身體掃描檢查的，B錯誤；天體能不斷向外輻射電磁波，所以天文學(xué)家能夠利用射電望遠(yuǎn)鏡接收無線電波，進(jìn)行天體物理研究，C正確；遙控器發(fā)出的紅外線波長較長，穿透本領(lǐng)較弱，D錯誤。故選C。]應(yīng)用遷移·隨堂評估自測1．麥克斯韋預(yù)言電磁波的存在后，赫茲發(fā)現(xiàn)了電磁波，從此，人們的生活越來越與電磁波密不可分。例如，我國自主建立的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，所使用的電磁波頻率約為1561MHz。下列說法錯誤的是(

)A．可見光也是電磁波B．紫外線比無線電波的波長短C．γ射線是頻率很高的電磁波D．電磁波頻率越高，衍射能力越強(qiáng)√243題號1D

[可見光是電磁波譜中人眼可以感知的部分，故A正確；紫外線比無線電波的波長短，故B正確；γ射線是頻率很高的電磁波，故C正確；電磁波頻率越高，波長越短，波動性越不明顯，衍射能力越弱，故D錯誤。本題選擇錯誤的，故選D。]243題號12．(多選)下列關(guān)于紫外線的說法正確的是(

)A．紫外線可以用來進(jìn)行遙控B．適當(dāng)?shù)淖贤饩€照射有助于人體合成維生素DC．紫外線能殺死微生物D．紫外線可以用在步槍的瞄準(zhǔn)器上23題號14√BC

[紅外線可以用來進(jìn)行遙控，故A錯誤；適當(dāng)?shù)淖贤饩€照射有助于人體合成維生素D，符合事實，故B正確；紫外線頻率較高，能量較大，能殺死微生物，故C正確；紅外線一般用在步槍的瞄準(zhǔn)器上，以便于夜間進(jìn)行觀察，故D錯誤。]√3．(多選)關(guān)于紅外線的作用與來源，下列說法正確的是(

)A．一切物體都在不停地輻射紅外線B．紅外線具有很強(qiáng)的熱作用和熒光作用C．紅外線的顯著作用是化學(xué)作用D．紅外線容易穿透云霧23題號41√AD

[熒光作用和化學(xué)作用都是紫外線的重要用途，故B、C錯誤；紅外線波長較可見光長，繞過障礙物能力強(qiáng)，易穿透云霧，所有物體都在不停地輻射紅外線，故A、D正確。]√4．(多選)下列有關(guān)電磁波特性和應(yīng)用的說法正確的是(

)A．X射線有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體，診斷病情B．過強(qiáng)的紫外線照射有利于人的皮膚健康C．電磁波中頻率最大的為γ射線，常用于衛(wèi)星通信、電視等信號傳輸D．紫外線和X射線都可以使感光底片感光243題號1√√AD

[X射線有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體，診斷病情，故A正確；過強(qiáng)的紫外線照射不利于人的皮膚健康，故B錯誤；電磁波中頻率最大的為γ射線，無線電波常用于衛(wèi)星通信、電視等信號傳輸，故C錯誤；紫外線和X射線都可以使感光底片感光，故D正確。故選AD。]243題號1回歸本節(jié)知識，完成以下問題：(1)電磁波按波長由大到小排列順序是怎樣的？提示：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。(2)紫外線有哪些作用？提示：殺菌和熒光作用。(3)X射線和γ射線的產(chǎn)生機(jī)理有什么不同？提示：X射線是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的，γ射線是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的。題號課時分層作業(yè)(十六)電磁波譜13524687910111213√1．下列各組電磁波，按波長由長到短的順序排列正確的是(

)A．γ射線、紅外線、紫外線、可見光B．紅外線、紫外線、可見光、γ射線C．可見光、紅外線、紫外線、γ射線D．紅外線、可見光、紫外線、γ射線D

[依照波長的長短不同，由長到短電磁波譜順序為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線，故D正確。]題號21345687910111213√2．驗鈔機(jī)發(fā)出的“光”能使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)光；家用電器的遙控器發(fā)出的“光”，能用來控制電風(fēng)扇、電視機(jī)、空調(diào)等電器的開啟與關(guān)閉。對于它們發(fā)出的“光”，下列說法正確的是(

)A．驗鈔機(jī)和遙控器發(fā)出的“光”都是紫外線B．驗鈔機(jī)發(fā)出的“光”是紫外線，遙控器發(fā)出的“光”是紅外線C．驗鈔機(jī)和遙控器發(fā)出的“光”都是紅外線D．驗鈔機(jī)發(fā)出的“光”是紅外線，遙控器發(fā)出的“光”是紫外線題號21345687910111213B

[紫外線可以使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)光，所以可以用于制做驗鈔機(jī)，紅外線可以用在遙控器上，遙控器發(fā)出紅外線，實現(xiàn)了無線控制家中的用電器，方便人們的生活，故B正確。]題號32456879101112131√3．(多選)關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是(

)A．電磁波中最容易表現(xiàn)出干涉、明顯衍射現(xiàn)象的是無線電波B．紅外線、紫外線、可見光是原子的外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的C．X射線和γ射線是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的D．紅外線的顯著作用是熱作用，溫度較低的物體不能輻射紅外線√題號32456879101112131AB

[波長越長的無線電波波動性越顯著，干涉、明顯衍射現(xiàn)象越易發(fā)生，故A正確；從電磁波產(chǎn)生的機(jī)理可知無線電波是LC振蕩電路產(chǎn)生的，紅外線、可見光、紫外線是原子外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的，而γ射線是原子核受激發(fā)后產(chǎn)生的，故B正確，C錯誤；不論物體溫度高低都能輻射紅外線，物體的溫度越高，它輻射的紅外線越強(qiáng)，故D錯誤。]題號42356879101112131√4．使用藍(lán)牙耳機(jī)接聽手機(jī)來電，信號傳輸示意圖如圖所示。藍(lán)牙通信的電磁波(

)

A．是藍(lán)光B．波長比手機(jī)通信的電磁波短C．在真空中的傳播速度大小為340m/sD．在真空中的傳播速度比手機(jī)通信的電磁波速度小題號42356879101112131B

[由題圖中信息可知，藍(lán)牙通信使用的電磁波頻率在2.4×109～2.48×109Hz內(nèi)，在無線電波頻率范圍內(nèi)，而藍(lán)光屬于可見光，它的頻率高于1014Hz，故A選項錯誤；手機(jī)通信的電磁波頻率在0.8×109～0.9×109Hz內(nèi)，比藍(lán)牙通信的電磁波的頻率低，而所有電磁波的波速c都是相同的，當(dāng)波速c一定時，頻率越低，波長越長，頻率越高，波長越短，因此藍(lán)牙通信的電磁波波長比手機(jī)通信的電磁波波長短，故B選項正確；在真空中電磁波的傳播速度等于光速，即3×108m/s，故C、D選項錯誤。]題號24536879101112131√5．某國產(chǎn)紅外夜視望遠(yuǎn)鏡，可以在夜間偵察敵情，在實施夜間打擊中起到重要作用，紅外夜視望遠(yuǎn)鏡是利用了(

)A．紅外線波長長，易繞過障礙物的特點B．紅外線的熱效應(yīng)強(qiáng)的特點C．紅外線不可見的特點D．一切物體都在不停地輻射紅外線的特點D

[一切物體都在不停地輻射紅外線，而且溫度不同，輻射的紅外線強(qiáng)度不同，可利用紅外線成像進(jìn)行夜間觀察，故D正確。]題號24536879101112131√6．如圖所示，用來治療腦部腫瘤的射線是(

)A．γ射線B．微波C．紫外線D．紅外線A

[γ射線有很高的能量，且能破壞生命物質(zhì)，可以用來治療某些腫瘤，而微波、紫外線、紅外線均不能用來治療腫瘤，故A正確，B、C、D錯誤。]題號24537689101112131√7．(多選)下列說法正確的是(

)A．用紅外線照射時，大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字符號會發(fā)出可見光B．電焊工用電焊機(jī)焊接時要帶防護(hù)面罩，以防止電弧光中的過強(qiáng)紫外線對人體皮膚造成傷害C．紅外線應(yīng)用在遙感技術(shù)中是利用了它的穿透本領(lǐng)強(qiáng)的特性D．醫(yī)學(xué)上的透視或CT檢查都用到了X射線√題號24537689101112131BD

[用紫外線照射時，大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會發(fā)出可見光，利用紫外線的熒光效應(yīng)，而紅外線不具有該效應(yīng)，故A錯誤；電焊工在工作時必須戴上防護(hù)面罩是因為電弧光中有強(qiáng)烈的紫外線，對人體會造成傷害，故B正確；紅外線應(yīng)用在遙感技術(shù)中是利用紅外線探測器接收物體發(fā)出的紅外線，可探知被探物體的特征，故C錯誤；X射線有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體，故D正確。故選BD。]題號24538679101112131√8．某空警預(yù)警機(jī)上裝備有多功能三坐標(biāo)多普勒脈沖雷達(dá)，可進(jìn)行全向探測，主要用于發(fā)現(xiàn)和跟蹤空中與水面目標(biāo)，工作頻率為1.2×109～1.4×109Hz。對空中目標(biāo)的最遠(yuǎn)探測距離為470km，該機(jī)的雷達(dá)系統(tǒng)可同時跟蹤60～100個空中目標(biāo)，并對戰(zhàn)術(shù)空軍的10架飛機(jī)實施引導(dǎo)。下列關(guān)于該脈沖雷達(dá)的說法正確的是(

)A．脈沖雷達(dá)采用的是X射線B．脈沖雷達(dá)采用的是微波C．預(yù)警機(jī)高速飛行時，發(fā)射的脈沖信號傳播速率可能大于光在真空中的傳播速率D．增大它的振蕩電路的電容，可增大雷達(dá)的工作頻率題號24538679101112131

題號92453867101112131√9．關(guān)于各種電磁波的性質(zhì)比較，下列說法正確的有(

)A．由于紅外線的波長比可見光長，所以比可見光更難發(fā)生干涉、衍射B．由于γ射線的波長太短了，所以根本無法發(fā)生干涉、衍射C．無論哪一種電磁波，在真空中的傳播速度都相同D．γ射線的穿透能力最強(qiáng)，所以用來透視人體，檢查骨骼和其他病變情況題號92453867101112131C

[由于紅外線的波長比可見光長，所以比可見光更容易衍射，故A錯誤；干涉、衍射是波的特有屬性，γ射線是電磁波，盡管γ射線的波長太短了，但仍能發(fā)生干涉、衍射，故B錯誤；根據(jù)麥克斯韋電磁理論，無論哪一種電磁波，在真空中的傳播速度都相同，故C正確；γ射線對人體有較大的傷害，所以一般不用來做透視，故D錯誤。]題號92453867101112131√10．歷史上許多物理學(xué)家的科學(xué)研究推動了人類文明的進(jìn)程，關(guān)于電磁波技術(shù)的應(yīng)用，下列說法正確的是(

)A．醫(yī)學(xué)上常用X射線殺菌消毒B．電視機(jī)遙控器可用紅外線遙控C．鐵路、民航等安檢口使用紫外線對行李內(nèi)物品進(jìn)行檢測D．用烤箱烤面包時，烤箱中會有淡紅色的光，這是一種紅外線題號92453867101112131B

[醫(yī)學(xué)上常用紫外線殺菌消毒，A錯誤；電視機(jī)遙控器可用紅外線遙控，B正確；鐵路、民航等安檢口使用X射線對行李內(nèi)物品進(jìn)行檢測，C錯誤；用烤箱烤面包時，烤箱中會有淡紅色的光，這是一種可見光，紅外線是不可見的，D錯誤。故選B。]題號92453867101112131√11．太赫茲(THz)波是指頻率在0.1～10THz(波長為3000μm～30μm)范圍內(nèi)的電磁波，利用該頻段可以加深和拓展人類對物理學(xué)、化學(xué)、天文學(xué)、信息學(xué)和生命科學(xué)中一些基本科學(xué)問題的認(rèn)識，通過和電磁波譜對比，下列說法正確的是(

)A．太赫茲波比紅光更容易發(fā)生明顯衍射B．太赫茲波比紫外線的能量更大C．太赫茲波比短波頻率更小D．太赫茲波可以用于工業(yè)探傷題號92453867101112131A

[發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小，太赫茲波的波長比紅光大，更容易發(fā)生明顯衍射，故A正確；由c＝λf可知，波長越大，頻率越小，太赫茲波的波長比紫外線大，頻率低于紫外線，根據(jù)愛因斯坦的光子說，可知它的光子的能量比紫外線光子的能量更小，故B錯誤；太赫茲波的波長比短波小，頻率比短波大，故C錯誤；由于頻率越高，其穿透力越強(qiáng)，太赫茲波頻率遠(yuǎn)低于X射線，其比X射線穿透能力更弱，不可以用于工業(yè)探傷，故D錯誤。故選A。]題號9245386710111213112．下面列出的一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運(yùn)用的物理現(xiàn)象，請將相應(yīng)的字母填寫在運(yùn)用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上。(1)X光機(jī)：________。(2)紫外線燈：________。(3)理療醫(yī)用紅外線燈照射傷口，可使傷口愈合得