鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第3节 电磁波谱教课内容ppt课件
展开一、认识电磁波谱1.定义:各种电磁波按_____或频率的大小顺序排列起来,就组成了__________。2.电磁波按照波长从长到短的排列次序:_________、_______、_______、_______、X射线、_______。3.电磁波的特点:(1)有一定的_____范围;(2)它们都具有反射、_____、衍射和_____的特性;(3)它们在真空中的传播速度均等于光速。
4.关于电磁波谱中各波段的电磁波的描述中正确的是_______①可见光波长范围为4.0×10-7~7.6×10-7 m,紫光的波长最短,红光的波长最长。②红外线具有较强的感光能力,热效应明显。③紫外线的波长大于紫光的波长,有些物质在紫外线的照射下会发出荧光。④无线电波的波长最长,无线电波通常是由电磁振荡电路产生,通过天线发射出去的。⑤X射线频率比γ射线的频率大。⑥电磁波谱中各波段主要是按照产生机理和探测的方式不同划分的,各波段有严格界限、互不重叠。
二、不同波段电磁波的应用 任务驱动 红外体温计不用与人体接触便可以迅速测量体温,如图所示,你知道它的工作原理吗? 提示:根据体温越高,辐射红外线越强的原理。
1.无线电波的应用:(1)不同波段内的无线电波具有不同的传播特性。频率_____,传播损耗越小,覆盖距离越远;频率越___,传播损耗越大,覆盖距离越近。(2)各波段的波长范围及其应用的描述正确的是___________①长波波长的范围为30 000~3 000 m,频率范围为0.01~0.1 MHz,主要用于调幅广播及航海导航。②中波波长的范围为3 000~50 m,频率范围为0.1~6 MHz,主要用于调幅广播及通信。
③短波波长的范围为50~10 m,频率范围为6~30 MHz,主要用于远距离短波通信及调幅广播。④微波波长的范围为10~0.001 m,频率范围为30 MHz~300 GHz,主要用于调频广播、电视、卫星导航和雷达。⑤微波炉可利用高功率的微波对食物进行加热。
2.红外线和紫外线的应用:(1)红外线的作用:①红外线是具有明显_______的电磁波,可用来加热物体。②红外线可使特制底片_____,用此性质可以制成红外摄影仪、红外遥感器等。(2)紫外线的作用:①能使某些物质发出_____,可以让底片_____。
②当适量的紫外线照射人体时,能使人体合成________,可预防佝偻病。但是,过量的紫外线则会对人体造成伤害,因此人们在日常生活中要注意防护。③大气中的氧气和高空中的_______对紫外线都有很强的吸收作用,能吸收掉太阳光中的大部分紫外线,使地球上的生物免受紫外线的伤害。④紫外线还具有_____作用,如医院常常利用紫外线进行消毒。⑤可以利用_______灯鉴别钞票的真伪。
3.X射线和γ射线的应用:(1)X射线:①X射线作用:X射线的穿透力_____,在医学上常用X光照片辅助进行疾病诊断。②X射线危害:长期暴露在X射线下,会导致自主神经功能紊乱、造血功能低下,甚至诱发肿瘤等。(2)γ射线:①产生机理:γ射线是从_________发出来的电磁波。②γ射线的特点:能量较高,_______很强。③作用:对生物的破坏力很大。医学上常用射线来杀死癌细胞。
主题一 认识电磁波谱【生活情境】 在我们的生活中电磁波的应用非常广泛,例如在医疗诊断方面的CT,辨别钞票真伪的验钞机,红外线测温仪和智能手表等。
【问题探究】(1)在如图所示的电磁波谱中波长最短的电磁波和波长最长的电磁波分别是?提示:波长最长的是无线电波,波长最短的是γ射线。(2)生活情境中从左向右四幅图片是分别利用了电磁波的哪种作用?提示:利用X射线的穿透作用、紫外线的荧光效应、红外线的热作用和微波传播信息。
(3)简述电磁波谱中各类不同电磁波的特性与应用。提示:无线电波波动性强,主要用于无线通信;红外线热效应显著,主要用于加热、高空摄影、红外遥感等;可见光引起视觉产生色彩效应,用于照明等;紫外线化学、生理作用显著,能产生荧光效应,用于日光灯、杀菌消毒等;X射线、γ射线穿透本领强,用于医疗探伤等。
【结论生成】1.各种电磁波的共性与个性:(科学思维)(1)共性:①它们在本质上都是电磁波,它们遵循相同的规律,各波段之间并没有绝对的界线。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、干涉和偏振的特性。
(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,波长越长越容易发生干涉、衍射现象,波长越短观察干涉、衍射现象越困难。正是这些不同的特性决定了它们不同的用途。如X射线、γ射线等电磁波的波的特征很不明显,但穿透本领却很强,主要应用于探测和治疗;紫外线化学作用和荧光效应能应用在荧光灯、消毒柜等电器中;红外线的热作用强,衍射有明显的特征,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,广泛地应用在通信、广播和导航等领域。
②同频率的电磁波在不同介质中传播速度不同。不同频率的电磁波在同一种介质中传播时,频率越大,折射率越大,速度越小。③不同电磁波的产生机理不同。
2.电磁波谱中,不同波长(或频率)的电磁波的特点及应用对比:(科学思维)
【典例示范】 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
【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)根据电磁波谱中各种电磁波的排列顺序、波长(或频率)大小关系分析、判断。(2)各波段之间并没有绝对的界线。【解析】选B。微波和红外线,红外线与紫外线在电磁波谱中不相邻,更不会频率重叠,A错误;紫外线、可见光、红外线虽相邻,但它们三者间有明确的界线,频率也不相重叠,C错误;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,故B正确,D错误,故选B。
【探究训练】 验钞机发出的光能使钞票上的荧光物质发光,电视机、空调的遥控器发出的光能控制电视机、空调的工作状态。对于它们发出的光,以下判断正确的是( )A.它们发出的都是红外线B.它们发出的都是紫外线C.验钞机发出的是红外线,遥控器发出的是紫外线D.验钞机发出的是紫外线,遥控器发出的是红外线
【解析】选D。紫外线有较强的荧光作用,能使荧光物质发出荧光,故验钞机发出的是紫外线,红外线波长较长,容易发生衍射,故能很方便地遥控家用电器。故D正确。
【补偿训练】 一种电磁波入射到半径为1 m的孔上,可发生明显的衍射现象,这种波属于电磁波谱中的( )A.可见光 B.γ射线 C.无线电波D.紫外线【解析】选C。波能发生明显衍射现象的条件是:障碍物或孔的尺寸大小跟光的波长差不多或比波长还要小。电磁波中的无线电波波长范围是104~10-3 m,红外线波长范围是10-3~10-7 m,可见光、紫外线、γ射线的波长更短,所以只有无线电波才符合条件。
主题二 电磁波的应用探究点1 红外线和微波【生活情境】 如图左边是家用微波炉,右边是远红外线烤箱。
【问题探究】(1)红外线和微波的波长哪一个较大?提示:微波的波长大于红外线。(2)微波炉中微波加热和红外线加热在原理上有什么区别?提示:微波炉是利用微波带动食物分子剧烈振动而产生热量的,微波能够穿透含水的物体,物体吸收微波的能量,物体的内外同时发热;远红外线烤箱是利用红外线的热作用,物体从表面开始发热。
探究点2 电磁波在医疗方面的应用【生活情境】 如图所展示的医疗器材有:紫外线消毒器、红外线理疗仪和X光机。
【问题探究】 (1)医学上常用于透视人体的是哪种射线?为什么不用γ射线?提示:X射线,X射线的穿透本领强;γ射线穿透能力最强,对人体的破坏能力很大,医学上常用它来杀死癌细胞。(2)结合图中的医疗器械说明电磁波在医疗方面的应用?提示:X光机是用来透视人的体内器官的,进行疾病诊断;紫外线主要是用来杀菌的,因此它应用的是紫外线的杀菌作用;红外线主要是用于促进局部血液循环,它利用的是红外线的热效应,使人体局部受热,血液循环加快,可使伤口愈合。
(3)电磁波的穿透能力与波长的关系是什么? 提示:波长越长,频率越低,衍射能力越强,穿透能力越弱;波长越短,频率越高,衍射能力越弱,穿透能力越强。
【结论生成】1.电磁波具有能量:(物理观念)电磁波能量E=hν(E是能量,h是普朗克常数,ν是电磁波频率,即波长长的,则光子能量小),当波长越短光子能量越大,则穿透力越强(这里指穿透率强)。(1)X射线几乎能穿透所有非金属物,甚至还可以穿透薄铝;(2)γ射线则能穿透大多数金属。(3)微波是频率高的无线电波,它沿直线传播,在传播方向上它几乎绕不开障碍物,可以穿透墙体,但能量损失很大,信号衰减很大。
2.电磁波在医疗上的应用:(科学思维)(1)X光机可以透视人的体内器官,进行疾病诊断;(2)γ射线穿透能力最强,在医学上常用它来杀死癌细胞;(3)紫外线具有化学作用,可以利用紫外线杀菌消毒;(4)红外线的热作用能促进局部血液循环,促进伤口愈合。
【典例示范】 关于电磁波的特性和应用,下列说法正确的是( )A.红外线和X射线都有很高的穿透本领,常用于医学上透视人体B.过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康C.γ射线穿透能力最强,可以进行人体透视D.紫外线和X射线都可以使感光底片感光
【解析】选D。X射线有很高的穿透本领,常用于医学上透视人体,红外线没有,A错误;过强的紫外线照射对人的皮肤有害,B错误;电磁波谱中频率最大的为γ射线,它的穿透能力最强,如果用γ射线照射人体,对人体的伤害很大,C错误;X射线与γ射线都具有穿透能力,可以使感光底片感光,D正确。
【探究训练】1.2019年12月18日8时14分,四川内江市资中县发生地震。为了将埋在倒塌建筑中的被困者迅速解救出来,救援队在救援过程中使用生命探测仪来寻找被压在废墟中的大量伤员,这种仪器主要是接收人体发出的( )A.可见光 B.红外线C.紫外线D.声音【解析】选B。不同温度的物体会发出不同频率的红外线,生命探测仪就是根据人体发出的红外线与周围环境辐射的红外线不同而寻找的,B正确。
2.(多选)下列说法中符合实际的是( )A.在医院里常用X射线对病房和手术室消毒B.医院里常用紫外线对病房和手术室消毒C.在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力D.理疗医用“神灯”照射伤口,可使伤口愈合得较好,这里的“神灯”是利用红外线显著的热作用
【解析】选B、D。紫外线具有杀菌、消毒的作用,X射线穿透能力较强,因此医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒,用X射线透视人体,故A错误,B正确;“神灯”又称红外线灯,主要是用于促进局部血液循环,它利用的是红外线的热效应,使人体局部受热,血液循环加快,因此D正确,C错误,所以答案为B、D。
【补偿训练】 (多选)无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来,形成了范围非常广阔的电磁波谱,不同的电磁波表现出的特性不同,因而其用途也不同。下列说法正确的是( )A.红外线、紫外线、X射线和γ射线在真空中传播的速度均为3×108 m/sB.红外线应用在遥感技术中,是利用它穿透本领强的特性C.紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度D.日光灯是紫外线的荧光效应的应用
【解析】选A、C、D。各种频率的电磁波在真空中具有相同的速度3×108 m/s,故A项正确;红外线应用在遥感技术中是利用了它的衍射能力较强的特性,它的穿透本领较弱,故B项错误;紫外线的频率大于红外线的频率,水对紫外线的折射率较大,由v= 可知,C项正确;日光灯是利用了紫外线激发荧光的作用,故D项正确。
1.下列各组电磁波,按频率由高到低的正确排列顺序是( )A.无线电波、红外线、可见光、X射线B.X射线、红外线、可见光、无线电波C.X射线、可见光、红外线、无线电波D.无线电波、可见光、红外线、X射线【解析】选C。由c=fλ,得波长越长,频率越低。根据电磁波按波长排列顺序,可得按频率由高到低排列的顺序是X射线、可见光、红外线、无线电波,C正确。
2.如图为最新国产红外夜视望远镜,可以在夜间侦查敌情,在实施的夜间打击中起到了重要作用。红外夜视望远镜是利用了( )A.红外线波长长,易绕过障碍物的特点B.红外线的热效应强的特点C.红外线不可见的特点D.一切物体都在不停地辐射红外线的特点
【解析】选D。一切物体都在不停地辐射红外线,而且温度不同,辐射的红外线强度不同,可利用红外线成像进行夜间观察。
3.早晨在泰山看日出时太阳看起来特别红。这是由于( )A.红光的波长大 B.大气的全反射C.大气的折射D.光的色散【解析】选A。太阳初升和西沉时,阳光通过较厚的空气层。紫光、蓝光的波长较短,被空气吸收得较多;而红光的波长较长,被吸收得最少,直射而来的红光也就最多,因此,这时候太阳呈现红色。
4.下列说法中正确的是( )①夏天太阳光把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最强的②医院里用X射线进行人体透视,是因为它是各种电磁波中穿透本领最大的③科学家关注南极臭氧层空洞是因为臭氧层能使动植物免受过强紫外线伤害④在热学中所说的热辐射就是红外线辐射A.①②B.①③C.②④D.③④
【解题指南】解答本题要注意两点:(1)各类电磁波的特性由波长大小决定。(2)各类电磁波的用途由其特性决定。【解析】选D。热效应最强的是红外线,热辐射即红外线辐射,①错误,④正确;穿透本领最强的是γ射线,②错误;臭氧层能防止紫外线照射到地球上,使地球上的动植物免受过强紫外线的伤害,③正确,故选D。
5.(多选)下列对电磁波性质的应用中,应用到“红外线具有显著的热效应”这一特性的是( ) 【解析】选A、D。遥控器是利用红外线的遥感技术制成的,验钞机是利用荧光物质在紫外线的照射下能够发光的原理制成的。A、D正确。
【补偿训练】 (多选)关于生活中遇到的各种波,下列说法不正确的是( )A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息B.手机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
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