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物理选择性必修 第二册第四节 电磁波谱课文ppt课件
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这是一份物理选择性必修 第二册第四节 电磁波谱课文ppt课件，共30页。PPT课件主要包含了答案B，答案AD，答案D，3产生机理不同，答案A等内容，欢迎下载使用。
知识点一 电磁波的发射、传播和接收1.有效发射电磁波必须满足的两个条件.（1）振荡电路产生的电场和磁场必须分布到广大的开放空间中.为了满足以上要求，可以增大电容器极板间的距离，减小极板的面积，同时减小自感线圈的匝数，使原来集中在电容中的电场和集中在线圈中的磁场扩散到外部空间中去.这种使电场和磁场扩展到外部空间的振荡电路叫开放电路.
（2）要有足够高的振荡频率，频率越高，振荡电路向外发射电磁波的本领越大.
2.电磁波的调制：（1）调制：把传递的信号“加”到载波上的过程.（2）调制的分类.①调幅：使高频振荡的振幅随信号而变.②调频：使高频振荡的频率随信号而变.
3.无线电波的传播：无线电波通常有三种传播途径：地波、天波和空间波.
4.电磁波的接收.（1）电磁谐振：当振荡电路的固有频率跟传播来的电磁波的频率相等时，电路里激起的感应电流最强.（2）调谐：使接收电路产生电谐振的过程.（3）调谐电路：能够调谐的接收电路.知识点二 电磁波谱及其应用1.电磁波谱.（1）定义：按波长（或频率）的顺序把所有电磁波排列起来，称之为电磁波谱.（2）顺序：按照波长从长到短依次排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.
2.电磁波的特性：不同的电磁波由于具有不同的频率，才具有不同的特性.（1）无线电波：波长从几毫米到几十千米的电磁波是无线电波，主要用于通信和广播.（2）红外线：波长位于微波和可见光之间的电磁波，不能直接引起人的视觉.所有物体都会发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强，主要应用于加热或红外线遥感.（3）可见光：波长440～770 nm，不同频率（或波长）的可见光颜色不同，频率最高（波长最短）的可见光是紫光，频率最低（波长最长）的可见光是红光.
（4）紫外线：波长范围在60 nm和400 nm之间，不能直接引起人的视觉，紫外线具有化学作用，应用于杀菌消毒；还有较强的荧光效应，用来激发荧光物质发光.
（5）X射线：波长比紫外线还短的电磁波，穿透力较强.用来检查工业部件的内部有无砂眼、裂纹等缺陷，医学上用于透视人体.（6）γ射线：比X射线波长更短的电磁波，波长范围为10－7～10－2nm，具有很高的能量，穿透能力更强.主要应用有：医学上治疗作用，工业上探测作用.
3.电磁波的产生机理.（1）无线电波主要是自由电子在振荡电路中的周期性运动产生的.（2）红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子运动发生变化时产生的.（3）X射线是原子的内层电子运动发生变化时产生的.（4）γ射线是从原子核内部发射出来的.
小试身手1.关于电磁波，下列说法正确的是 （ ）A.电磁波可能是横波，也可能是纵波，而且能发生干涉、衍射现象B.由麦克斯韦电磁场理论可知，振荡电场一定会产生同频率的振荡磁场C.电视机天线接收到高频信号后，依次经过解调、调谐，再将图像信号送到显像管D.雷达利用无线电波的短波波段来测定物体位置，它利用了短波的衍射性质
解析：电磁波是横波，选项A错误；由麦克斯韦电磁场理论可知，振荡电场一定会产生同频率的振荡磁场，选项B正确；电视机天线接收到高频信号后，要先调谐，后解调，选项C错误；雷达利用无线电波的微波波段来测定物体位置，利用了微波可以发生反射的性质，选项D错误.
2.下列各组电磁波，按衍射能力由强到弱的正确排列是（ ）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
探究一 电磁波的发射、传播和接收1.无线电波的发射和接收过程.
2.“调幅”和“调频”是调制的两个不同的方式.（1）高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制方式叫调幅，一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号采用调幅波.（2）高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制方式叫调频，电台的立体声广播和电视中的伴音信号，采用调频波.
3.解调是调制的逆过程.声音、图像等信号频率相对较低，不能转化为电信号直接发射出去，而要将这些低频信号加载到高频电磁波信号上去.将声音、图像信号加载到高频电磁波上的过程就是调制.而将声音、图像信号从高频信号中还原出来的过程就是解调.4.正确理解调谐的作用.世界上有许许多多的无线电台、电视台及各种无线电信号，如果不加选择全部接收下来，那必然是一片混乱，分辨不清.因此接收信号时，首先要从各种电磁波中把我们需要的选出来，通常叫选台.在无线电技术中是利用电谐振达到该目的的.
【典例1】 （多选）下列对无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法正确的是（ ）A.经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强B.经过调制后的电磁波在空间传播得更快C.经过调制后的电磁波在空间传播波长不变D.经过调制后的电磁波在空间传播波长改变
解析：调制是把要发射的信号“加”到高频等幅振荡电流上去，频率越高，传播信息能力越强，A对；电磁波在空气中以接近光速传播，B错；由v＝λf，知波长与波速和传播频率有关，C错D对.
1.有一个LC接收电路，原来接收较低频率的电磁波，现在要想接收较高频率的电磁波，下列调节正确的是（ ）A.增加电源电压B.使用调频的调制方式C.把可动电容器的动片适当旋出一些D.在线圈中插入铁芯
2.世界各地有许多无线电台同时广播，用收音机一次只能收听到某一电台的播音，而不是同时收听到许多电台的播音，其原因是 （ ）A.因为收听到的电台离收音机最近B.因为收听到的电台频率最高C.因为接收到的电台电磁波能量最强D.因为接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的固有频率相同，产生了电谐振
解析：选台就是调谐过程，使f固＝f电磁波，在接收电路中产生电谐振，激起的感应电流最强，D正确.
探究二 无线电波的分类及传播特点1.无线电波.λ>1 mm的电磁波叫无线电波.无线电波可以分成若干波段.
2.雷达的原理及应用.（1）雷达的原理.利用电磁波遇到障碍物发生反射的特性.（2）雷达的构造及特点.一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置（显示器）、电源、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成.①雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端.②雷达使用的无线电波是直线性好、反射性能强的微波波段.
【典例2】 一个雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间为1 μs，两次发射的时间间隔为100 μs，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示，已知图中刻度ab＝bc，则障碍物与雷达之间的距离是多大？思路点拨：应用ab段为无线电波发射到返回的时间，可求出电磁波的路程，即可求出障碍物与雷达之间的距离.
解析：题图中a和c处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的，b处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来的无线电波时出现的，由ab＝bc可知，无线电波从发射到返回所用时间为50 μs.设雷达离障碍物的距离为s，无线电波来回时间为t，波速为c，由2s＝ct得
3.（多选）下列关于无线电波的叙述中，正确的是（ ）A.无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波B.无线电波在任何介质中的传播速度均为3.0×1.08 m/sC.无线电波不能产生干涉和衍射现象D.无线电波由真空进入介质传播时，波长变短
4.（多选）关于电磁波的传播，下列叙述正确的是（ ）A.电磁波频率越高，越容易沿地面传播B.电磁波频率越高，越容易沿直线传播C.电磁波在各种介质中传播的波长恒定D.可以利用同步卫星传递微波信号
5.一雷达站探测敌机时荧光屏上出现的记录图像如图，A是发射时的雷达探索波的脉冲波形，B是敌机反射回来的脉冲波形，则敌机距雷达站的距离是（ ）
A.9×105 m B.4.5×105 mC.3×105 m D.无法确定
探究三 电磁波谱及应用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.
（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.
【典例3】 电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是（ ）A.无线电波、红外线、紫外线、γ射线B.红外线、无线电波、γ射线、紫外线C.γ射线、红外线、紫外线、无线电波D.紫外线、无线电波、γ射线、红外线
解析：电磁波的频率由小到大的顺序依次是无线电波、红外线、紫外线和γ射线，这也是波长由长到短的顺序，故A正确.
6.关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是（ ）A.红外线具有很强的穿透本领，常用来在医学上做人体透视B.适量的紫外线照射有利于人的健康C.紫外线热效应显著，制成了紫外线炉D.γ射线最容易用来观察衍射现象
解析：红外线具有很强的热效应，制成了红外线炉，穿透能力很差，A、C项错；适量的紫外线照射有利于人的健康，过量照射有害身体健康，B项对；γ射线波长很短，不容易用来观察衍射现象，D项错.
7.下列说法正确的是（ ）A.麦克斯韦证明了光的电磁说的正确性B.红外线的显著作用是热作用，紫外线最显著的作用是化学作用C.X射线的穿透本领比γ射线更强D.X射线与γ射线的产生机理不同，因此它们的频率范围界线分明，不可能重叠
解析：麦克斯韦提出了光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性.X射线是原子的内层电子受激发而产生的，γ射线是原子核受激发而产生的，产生机理确实不同，但X射线和γ射线都有一个较大的频率范围，较高频率的X射线与较低频率的γ射线产生了重叠，其他相邻电磁波间也存在重叠.
知识点一 电磁波的发射、传播和接收1.有效发射电磁波必须满足的两个条件.（1）振荡电路产生的电场和磁场必须分布到广大的开放空间中.为了满足以上要求，可以增大电容器极板间的距离，减小极板的面积，同时减小自感线圈的匝数，使原来集中在电容中的电场和集中在线圈中的磁场扩散到外部空间中去.这种使电场和磁场扩展到外部空间的振荡电路叫开放电路.
（2）要有足够高的振荡频率，频率越高，振荡电路向外发射电磁波的本领越大.
2.电磁波的调制：（1）调制：把传递的信号“加”到载波上的过程.（2）调制的分类.①调幅：使高频振荡的振幅随信号而变.②调频：使高频振荡的频率随信号而变.
3.无线电波的传播：无线电波通常有三种传播途径：地波、天波和空间波.
4.电磁波的接收.（1）电磁谐振：当振荡电路的固有频率跟传播来的电磁波的频率相等时，电路里激起的感应电流最强.（2）调谐：使接收电路产生电谐振的过程.（3）调谐电路：能够调谐的接收电路.知识点二 电磁波谱及其应用1.电磁波谱.（1）定义：按波长（或频率）的顺序把所有电磁波排列起来，称之为电磁波谱.（2）顺序：按照波长从长到短依次排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.
2.电磁波的特性：不同的电磁波由于具有不同的频率，才具有不同的特性.（1）无线电波：波长从几毫米到几十千米的电磁波是无线电波，主要用于通信和广播.（2）红外线：波长位于微波和可见光之间的电磁波，不能直接引起人的视觉.所有物体都会发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强，主要应用于加热或红外线遥感.（3）可见光：波长440～770 nm，不同频率（或波长）的可见光颜色不同，频率最高（波长最短）的可见光是紫光，频率最低（波长最长）的可见光是红光.
（4）紫外线：波长范围在60 nm和400 nm之间，不能直接引起人的视觉，紫外线具有化学作用，应用于杀菌消毒；还有较强的荧光效应，用来激发荧光物质发光.
（5）X射线：波长比紫外线还短的电磁波，穿透力较强.用来检查工业部件的内部有无砂眼、裂纹等缺陷，医学上用于透视人体.（6）γ射线：比X射线波长更短的电磁波，波长范围为10－7～10－2nm，具有很高的能量，穿透能力更强.主要应用有：医学上治疗作用，工业上探测作用.
3.电磁波的产生机理.（1）无线电波主要是自由电子在振荡电路中的周期性运动产生的.（2）红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子运动发生变化时产生的.（3）X射线是原子的内层电子运动发生变化时产生的.（4）γ射线是从原子核内部发射出来的.
小试身手1.关于电磁波，下列说法正确的是 （ ）A.电磁波可能是横波，也可能是纵波，而且能发生干涉、衍射现象B.由麦克斯韦电磁场理论可知，振荡电场一定会产生同频率的振荡磁场C.电视机天线接收到高频信号后，依次经过解调、调谐，再将图像信号送到显像管D.雷达利用无线电波的短波波段来测定物体位置，它利用了短波的衍射性质
解析：电磁波是横波，选项A错误；由麦克斯韦电磁场理论可知，振荡电场一定会产生同频率的振荡磁场，选项B正确；电视机天线接收到高频信号后，要先调谐，后解调，选项C错误；雷达利用无线电波的微波波段来测定物体位置，利用了微波可以发生反射的性质，选项D错误.
2.下列各组电磁波，按衍射能力由强到弱的正确排列是（ ）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
探究一 电磁波的发射、传播和接收1.无线电波的发射和接收过程.
2.“调幅”和“调频”是调制的两个不同的方式.（1）高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制方式叫调幅，一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号采用调幅波.（2）高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制方式叫调频，电台的立体声广播和电视中的伴音信号，采用调频波.
3.解调是调制的逆过程.声音、图像等信号频率相对较低，不能转化为电信号直接发射出去，而要将这些低频信号加载到高频电磁波信号上去.将声音、图像信号加载到高频电磁波上的过程就是调制.而将声音、图像信号从高频信号中还原出来的过程就是解调.4.正确理解调谐的作用.世界上有许许多多的无线电台、电视台及各种无线电信号，如果不加选择全部接收下来，那必然是一片混乱，分辨不清.因此接收信号时，首先要从各种电磁波中把我们需要的选出来，通常叫选台.在无线电技术中是利用电谐振达到该目的的.
【典例1】 （多选）下列对无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法正确的是（ ）A.经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强B.经过调制后的电磁波在空间传播得更快C.经过调制后的电磁波在空间传播波长不变D.经过调制后的电磁波在空间传播波长改变
解析：调制是把要发射的信号“加”到高频等幅振荡电流上去，频率越高，传播信息能力越强，A对；电磁波在空气中以接近光速传播，B错；由v＝λf，知波长与波速和传播频率有关，C错D对.
1.有一个LC接收电路，原来接收较低频率的电磁波，现在要想接收较高频率的电磁波，下列调节正确的是（ ）A.增加电源电压B.使用调频的调制方式C.把可动电容器的动片适当旋出一些D.在线圈中插入铁芯
2.世界各地有许多无线电台同时广播，用收音机一次只能收听到某一电台的播音，而不是同时收听到许多电台的播音，其原因是 （ ）A.因为收听到的电台离收音机最近B.因为收听到的电台频率最高C.因为接收到的电台电磁波能量最强D.因为接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的固有频率相同，产生了电谐振
解析：选台就是调谐过程，使f固＝f电磁波，在接收电路中产生电谐振，激起的感应电流最强，D正确.
探究二 无线电波的分类及传播特点1.无线电波.λ>1 mm的电磁波叫无线电波.无线电波可以分成若干波段.
2.雷达的原理及应用.（1）雷达的原理.利用电磁波遇到障碍物发生反射的特性.（2）雷达的构造及特点.一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置（显示器）、电源、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成.①雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端.②雷达使用的无线电波是直线性好、反射性能强的微波波段.
【典例2】 一个雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间为1 μs，两次发射的时间间隔为100 μs，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示，已知图中刻度ab＝bc，则障碍物与雷达之间的距离是多大？思路点拨：应用ab段为无线电波发射到返回的时间，可求出电磁波的路程，即可求出障碍物与雷达之间的距离.
解析：题图中a和c处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的，b处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来的无线电波时出现的，由ab＝bc可知，无线电波从发射到返回所用时间为50 μs.设雷达离障碍物的距离为s，无线电波来回时间为t，波速为c，由2s＝ct得
3.（多选）下列关于无线电波的叙述中，正确的是（ ）A.无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波B.无线电波在任何介质中的传播速度均为3.0×1.08 m/sC.无线电波不能产生干涉和衍射现象D.无线电波由真空进入介质传播时，波长变短
4.（多选）关于电磁波的传播，下列叙述正确的是（ ）A.电磁波频率越高，越容易沿地面传播B.电磁波频率越高，越容易沿直线传播C.电磁波在各种介质中传播的波长恒定D.可以利用同步卫星传递微波信号
5.一雷达站探测敌机时荧光屏上出现的记录图像如图，A是发射时的雷达探索波的脉冲波形，B是敌机反射回来的脉冲波形，则敌机距雷达站的距离是（ ）
A.9×105 m B.4.5×105 mC.3×105 m D.无法确定
探究三 电磁波谱及应用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.
（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.
【典例3】 电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是（ ）A.无线电波、红外线、紫外线、γ射线B.红外线、无线电波、γ射线、紫外线C.γ射线、红外线、紫外线、无线电波D.紫外线、无线电波、γ射线、红外线
解析：电磁波的频率由小到大的顺序依次是无线电波、红外线、紫外线和γ射线，这也是波长由长到短的顺序，故A正确.
6.关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是（ ）A.红外线具有很强的穿透本领，常用来在医学上做人体透视B.适量的紫外线照射有利于人的健康C.紫外线热效应显著，制成了紫外线炉D.γ射线最容易用来观察衍射现象
解析：红外线具有很强的热效应，制成了红外线炉，穿透能力很差，A、C项错；适量的紫外线照射有利于人的健康，过量照射有害身体健康，B项对；γ射线波长很短，不容易用来观察衍射现象，D项错.
7.下列说法正确的是（ ）A.麦克斯韦证明了光的电磁说的正确性B.红外线的显著作用是热作用，紫外线最显著的作用是化学作用C.X射线的穿透本领比γ射线更强D.X射线与γ射线的产生机理不同，因此它们的频率范围界线分明，不可能重叠
解析：麦克斯韦提出了光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性.X射线是原子的内层电子受激发而产生的，γ射线是原子核受激发而产生的，产生机理确实不同，但X射线和γ射线都有一个较大的频率范围，较高频率的X射线与较低频率的γ射线产生了重叠，其他相邻电磁波间也存在重叠.
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