高中物理人教版 (新课标)选修35 电磁波谱导学案

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修35 电磁波谱导学案，共4页。学案主要包含了例5－1，例5－2等内容，欢迎下载使用。




1．电磁波谱


电磁波家族有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。波长最长的是无线电波中的长波；波长最短的是γ射线。





像上图一样按频率或波长的大小把它们排成的谱叫电磁波谱。


【例1】根据电磁波谱选出下列各组电磁波，其中频率互相交错重叠，且波长顺序由短到长排列的是( )


A．微波、红外线、紫外线


B．γ射线、X射线、紫外线


C．紫外线、可见光、红外线


D．紫外线、X射线、γ射线


解析：


答案：B


2．无线电波、红外线、可见光


(1)无线电波


波长大于1 mm(频率小于300 GHz)的电磁波是无线电波，无线电波广泛用于通信和广播。


(2)红外线


①发现过程：1800年英国物理学家赫谢耳用灵敏温度计研究光谱中各色光的热作用时，把温度计移至红光区域外侧，发现温度更高。


②特性：热作用


③红外线的频率比可见光更接近固体物质分子振动的固有频率，更容易引起分子的共振，所以有明显的热效应。


④应用：红外线加热、红外摄影、红外遥感。


(3)可见光


①特性：引起人的视觉，为地球上的生命提供赖以生存的能量。


②可见光只在一个很窄的波段内，通常波长范围为400～770 nm，不同频率(或波长)的可见光颜色不同，频率最高(波长最短)的是紫光，频率最低(波长最长)的是红光。


③应用：摄影、照明。


④天空看起来是蓝色的，是由于波长较短的光比波长较长的光更容易被散射；傍晚的阳光比较红，是由于大气对波长较短的紫光比波长较长的红光、橙光吸收较强的缘故。


【例2】下列关于红外线的说法中正确的是( )


A．红外烤箱中的红光就是红外线


B．红外线比可见光更容易发生衍射


C．高温物体辐射红外线，低温物体不辐射红外线


D．红外线比可见光更容易引起固体物质分子共振


解析：


答案：BD


3．紫外线、X射线、γ射线


(1)紫外线


①发现过程：1801年德国物理学家里特，发现在紫外区放置的照相底片感光，荧光物质发光。


②特性：化学作用，荧光效应促进人体合成维生素D。


③紫外照相、验钞机、黑光灯都是利用紫外线的荧光效应。杀菌、消毒主要应用紫外线的化学效应。


(2)X射线


①发现过程：1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线的性质时，发现阴极射线(高速电子流)射到玻璃壁上，管壁会发出同种看不见的射线。


②产生条件：高速电子流射到任何固体上，都会产生X射线。


③特性：穿透本领很大。


④应用：工业上金属探伤、医疗上透视人体。


(3)γ射线


①特性：穿透本领极强。


②应用：工业探伤、医用治疗。


【例3】关于紫外线的作用和性质，下列说法正确的是( )


A．一切物体都在不停地辐射紫外线


B．紫外线能杀菌消毒是因为紫外线具有较高的能量，可以穿透细胞膜


C．紫外线具有较强的穿透能力，可以穿透人的皮肤，破坏内脏器官


D．紫外线具有荧光作用


解析：


答案：BD


4．电磁波的能量


(1)电磁波具有能量，微波炉就是利用电磁波来加热食物的。


(2)电磁波具有与其他物质相互作用的属性


俄国物理学家列别捷夫测量出光对被照射的物体有压力，用实验证明了由电磁场理论预言的“光压”。在天文现象中，彗星尾就是太阳光的“光压”压迫彗星尘埃物质而形成的。


(3)太阳辐射


太阳光中含有可见光、无线电波、红外线、紫外线、X射线、γ射线。太阳辐射的能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域。


【例4】下列能说明电磁波具有能量的是( )


A．可见光射入人的眼睛，人看到物体


B．放在红外线区域的温度计升温很快


C．收音机调到某个台时，调谐电路发生电谐振


D．γ射线具有很强的贯穿能力


解析：


答案：ABCD





5．各种电磁波共性和个性的比较


(1)共性


①它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义。


②都遵守公式v＝λf，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108 m/s。


③它们的传播都不需要介质。


④它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。


(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，波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短穿透能力越强。


②同频率的电磁波，在不同介质中速度不同。不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小。


(3)产生机理不同


(4)用途不同


无线电波用于通信和广播，红外线用于加热和遥感技术，紫外线用于杀菌消毒。X射线应用于医学上的X光照片。γ射线检查金属部件的缺陷等。


【例5－1】认为光波和无线电波都是电磁波的理由是下面哪几个方面( )


A．真空中传播速度相同


B．都能发生反射、折射、衍射等现象


C．传播中都不依靠介质


D．都是由振荡电路中自由电子的运动产生的


解析：


答案：AB


【例5－2】关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )


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．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射


D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线


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，故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，故B正确。在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越大，波动性越强，越容易发生干涉、衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，故C、D错。


答案：AB





6．解决电磁波问题的要求和方法


(1)电磁波都遵守v＝λf，同频率的电磁波，在不同介质中速度不同，不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小。


(2)对于偏重记忆的内容要认真阅读教材，记住结论。如X射线、γ射线等电磁波，波的特征很不明显，但穿透本领很强，主要应用于探测和治疗；紫外线的化学作用和荧光效应及应用在日光灯、消毒柜等电器中；红外线的热作用强，衍射明显，应用于加热、遥测遥感、红外摄像、红外制导；无线电波的波动性强，广泛地应用于通讯广播和导航等。


【例6】几年来高速发展的PDP(等离子显示屏)，可以制造出大屏幕悬挂式彩色电视机，使电视机屏幕尺寸更大，图像更清晰，而本身的厚度只有8 cm左右，等离子显示屏PDP以等离子管作为发光元件，等离子管的透明玻璃管内充有低压的氖氙气体，管的两端各有一个电极，在两个电极间加上高电压后，封在管内的气体便产生某种肉眼看不见的射线，它激发平板显示屏上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光，每个等离子管作为一个像素，这些像素的明暗和颜色变化的组合，便形成了各种灰度和色彩的图像，则( )


A．等离子管发光的微观机理是通过高电压使低压氖氙气体原子的外层电子受到激发而发光


B．等离子管发光的微观机理是通过高电压使低压氖氙气体原子的内层电子受到激发而发光


C．该射线使荧光粉发出可见光是利用了光的荧光效应


D．该射线使荧光粉发出可见光是利用了光的化学作用


解析：根据紫外线的产生机理、特点及应用可知某种看不见的射线使荧光粉发光，看不见的射线是紫外线，使荧光粉发光，这是紫外线的荧光效应，紫外线作为电磁波家族中的一员，它的产生机理与可见光和红外线的产生机理相同，都是原子的外层电子受到激发后产生的，所以正确选项是A、C。


答案：AC








选项
剖析
结论
A
微波、红外线、紫外线的波长由长到短
×
B
在电磁波谱中紫外线、X射线、γ射线有重叠，γ射线波长最短，紫外线波长最长
√
D
×
C
紫外线、可见光、红外线虽相邻，但它们三者间波长有明确的界线，频率也不相重叠
×
选项
剖析
结论
A
红外线是看不见的，所以看到的红光不是红外线
×
B
红外线比可见光的波长长，更容易发生衍射
√
C
一切物体都能辐射红外线，温度越高，辐射越强
×
D
红外线频率更接近固体分子频率，易共振，热作用显著
√
A
×
并不是一切物体都不停地辐射紫外线
B
√
紫外线穿透能力较强，可以穿透细胞膜，具有杀菌消毒作用，但并不能穿透人的皮肤破坏内脏器官
C
×
D
√
紫外线具有荧光作用
选项
剖析
结论
A
人眼看到物体，说明人眼感觉到了可见光的能量
√
B
红外线具有热作用，说明红外线具有能量
√
C
调谐电路中的感应电流的能量源于空中的无线电波
√
D
γ射线的贯穿能力说明γ射线具有很高的能量
√
无线电波
振荡电路中电子周期性运动产生
红外线、可见光和紫外线
原子的外层电子受激发后产生
X射线
原子的内层电子受激发后产生
γ射线
原子核受激发后产生
A
√
光波和无线电波都是电磁波家族中的一员，它们在真空中传播速度相同，都具有波的特有性质，同时在传播中都不依靠别的介质
C
√
B
×
反射、折射、衍射等现象只能说明光波和无线电波是波，但不能确定是电磁波
D
×
光波和无线电波产生的机理不同，无线电波是由振荡电路中自由电子的运动产生的，而光波是由于原子的外层电子受激发后产生的