高中物理选修3-4电磁波的发射传播和接收、应用与防护

福建省厦门集美中学3.2电磁波的发射、传播、接收福建省厦门集美中学1888年，即在麦克斯韦发现电磁场理论20多年后，德国物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在．注：在无线技术中使用的电磁波叫无线电波利用电磁波传递信息时，首先要电磁波向远方发射出去，通常都用振荡电路发射无线电波。当振动电路中发生电磁振荡时，周围空间就会产生变化的电场和磁场，并以电磁波的形式向远方传播。it福建省厦门集美中学福建省厦门集美中学福建省厦门集美中学有效的向外界发射电磁波的条件：1、要有足够高的振荡频率。2、振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间。改造LC振荡电路——由闭合电路成开放电路一、无线电波的发射CL周围空间的电磁场很弱，发射效果差增大电容器极板间的距离，减少极板间的面积，同时减少自感线圈的匝数2.由闭合电路变成开放电路为了发射电磁波，需要改进振荡电路。一方面增大电容器极板间距离、减少正对面积；另一方面减少线圈的匝数，来减少自感。这样既提高了振荡频率又将磁场和电场分散到较大空间。这种电路叫做开放电路。福建省厦门集美中学在实际应用中，开放电路的下部分导线通常接地。叫做地线，上部分导线尽可能分散到高处，叫做天线。电磁波就是通过天线和地线所组成的开放电路发射出去的。福建省厦门集美中学1、发射无线电波的装置：振荡器L1L2开放电路地线天线无线电波由开放电路发射出去振荡器电路一、无线电波的发射实际发射用感应耦合电路。实际的发射装置福建省厦门集美中学为了使开放电路中产生振荡电流，常用如图所示的方法，使振荡器的线圈L2靠近开放振荡电路的线圈L1。当振荡器中产生振荡电流时，由于互感作用，就可以在开放振荡电路中产生相同频率的振荡电流，这种方法叫做感应耦合。发射端福建省厦门集美中学电视信号发射塔上的信号发射天线无线电信号发射塔返回福建省厦门集美中学为了传送声音、文字、图象等信号，首先要把传递的信号转变成电信号。但这种电信号的频率较低，不能直接发射出去，需要将这种低频电信号加到高频振荡电流上发射出去。这种要把传递的电信号（叫做调制信号）加到高频振荡电路（叫做载波）上的过程叫做调制；进行调制的装置叫做调制器。载波：振荡器产生的高频交变电流，是用来携带声音、图象等信息的，叫做载波。福建省厦门集美中学把低频电信号加载到高频等幅振荡电流上，叫做调制。常用的调制方式有调幅和调频两种：a、调幅：使高频振荡的振幅随信号而变的，这种调制叫做调幅，用AM表示。b、调频：使高频振荡的频率随信号而变的，这种调制叫做调频。用FM表示。福建省厦门集美中学声音信号高频振荡电流使电磁波随各种信号而改变,叫做调制调幅使高频振荡的振幅随信号而改变a、调幅：使高频振荡的振幅随信号而变的，这种调制叫做调幅，用AM表示。福建省厦门集美中学声音信号高频振荡电流使电磁波随各种信号而改变,叫做调制调频使高频振荡的频率随信号而改变b、调频：使高频振荡的频率随信号而变的，这种调制叫做调频。用FM表示。福建省厦门集美中学一、无线电波的发射福建省厦门集美中学二、无线电波的传播：1、地波：沿地球表面空间传播的无线电波叫地波。长波因为长波、中波、中短波。波长很长，能够很好的绕过障碍物，所以可以贴地面传播。福建省厦门集美中学2、天波：依靠电离层的反射来传播的无线电波叫天波。短波福建省厦门集美中学3、直线传播：微波又叫超短波，微波波长非常短，能够穿透电离层，沿直线传播。它既不能以地波的形式传播，又不能依靠电离层的反射以天波的形式传播。福建省厦门集美中学无线电波传播的多种方式福建省厦门集美中学二、电磁波的传播方式有三种：天波、地波、空间波请同学们阅读教材并理解各种方式的优点、适合传播何种波。传播形式适合的波段特点地波沿地球表面空间传播长波、中波、中短波衍射能力较强天波靠大气中电离层的反射传播短波反射能力较强空间波沿直线传播超短波和微波穿透能力较强福建省厦门集美中学我们生活的空间布满了强弱不同的电磁波,我们又如何选出自己所需的无线电波呢?三、无线电波的接收福建省厦门集美中学电磁波在空间传播时，如果遇到导体，会使导体产生感应电流，感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率相同。因此利用放在电磁波传播空间中的导体，就可以接收到电磁波了。发射的无线电波如何被接收到呢？福建省厦门集美中学可变电容2.对空间存在的各种频率的电磁波中选出所要的电台的技术叫做调谐（选台），能够调谐的接收电路叫做调谐电路。1.当接收电路的固有频率跟接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）LC调谐电路如何使我们需要的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强呢？福建省厦门集美中学收音机内的接收装置就是一个简单的调谐电路福建省厦门集美中学问题:用调谐器接收到的感应电流是调制的高频振荡电流，这样我们就可以感知信号了吗?福建省厦门集美中学3.检波：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号，叫做检波，它是调制的逆过程，因此也叫解调。福建省厦门集美中学福建省厦门集美中学无线电波发射和接受流程图福建省厦门集美中学调制：使电磁波随各种信号而改变叫做调制。调幅：使高频遮挡的振幅随信号而改变叫做调幅。调频：使高频振荡的频率随信号而改变叫做调频。电谐振：当接收电路的固有频率跟接收道的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电路最强，这种现象叫做电谐振。调谐：使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。检波：从接受到的高频振荡中“检”出所携带的信号，叫做检波。检波是调制的逆过程，因此也叫解调。相关概念解释福建省厦门集美中学第3节电磁波的应用及防护物理选修3－4第3章电磁波一.电磁波谱二.电磁波的应用三.电磁污染及防护福建省厦门集美中学电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫电磁波谱。由无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线合起来构成范围非常广阔的电磁波谱。福建省厦门集美中学紫靛电磁波谱分布示意图福建省厦门集美中学无线电波：波长大于1mm（频率小于300GHz)的电磁波用途：通信、广播和天体物理研究等福建省厦门集美中学1.红外线是一种波长比红光的波长还长的不可见光。其波长范围很宽，约750nm～１×106nm2.显著作用：热作用。3.由英国物理学家赫谢尔于1800年首先发现红外线，一切物体都在不停地辐射红外线，物体温度越高，辐射红外线的本领越强。三、红外线4.用途:红外摄影、红外遥感技术福建省厦门集美中学观察物体，照像等等，都是可见光的应用。能作用于人的眼睛并引起视觉的称为可见光，如：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色光。在电磁波中是一个很窄的波段，（波长为750nm～370nm）。四、可见光福建省厦门集美中学五、紫外线2.由德国物理学家里特于1801年首先发现的，一切高温物体发出的光中，都有紫外线。1.紫外线是一种波长比紫光还短的不可见光；其波长范围约5nm～370nm，显著作用：A、荧光，B、化学作用，C、杀菌消毒福建省厦门集美中学利用紫外线的荧光作用检验人民币的真伪福建省厦门集美中学紫外线杀菌灯福建省厦门集美中学防紫外线雨伞福建省厦门集美中学伦琴射线（X射线）是一种波长比紫外线更短的不可见光。有较强的穿透能力。六、伦琴射线和γ射线比伦琴射线还短的那就是γ射线。福建省厦门集美中学X射线照射下的鱼福建省厦门集美中学X射线照射下的手福建省厦门集美中学电磁波具有能量，电磁波是一种物质福建省厦门集美中学一、电磁波谱中各种光线产生的机理、特性、用途电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线伦琴射线γ射线频率(Hz)104～3×10113×1011～3.9×10143.9×1014～7.5×10147.5×1014～5×10163×1016～3×10203×1019以上真空中波长106～3×1013nm700～106nm400～700nm5～400nm10～10－3nm10－2nm以下福建省厦门集美中学电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线X射线γ射线频率真空中波长由左向右，频率变化为：由低到高由左向右，波长变化为：由长到短福建省厦门集美中学电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线伦琴射线γ射线产生机理LC回路中自由电子的周期性运动原子的外层电子受到激发原子的内层电子受到激发原子核受到激发特性波动性强热效应强感光性强化学作用，荧光效应强穿透力强穿透力最强福建省厦门集美中学电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线伦琴射线γ射线最强用途通讯、广播导航加热、遥测、遥感、红外摄像、红外制导照明、照相等日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等检查、探测、透视、治疗探测、治疗发现人赫兹赫歇尔……里特伦琴贝克勒尔递变规律――――――――→直线传播能力增强衍射能力减弱福建省厦门集美中学福建省厦门集美中学1.关于电磁波在真空中的传播，下列说法中正确的是（）A.频率越高，传播速度越大B.波长越长，传播速度越大C.电磁波的能量越大，传播的速度越大D.频率、波长、能量的强弱都不影响电磁波的传播速度D2.在以下几种反映电场随时间变化的图像中，能够产生磁场的是（）；能够形成电磁波的是（）BCDECE随堂练习福建省厦门集美中学5、某同学制作一台极简单的收音机，实验表明，这台收音机能同时听到许多台，那么这台收音机缺少的是()A．天线B．检波器C．调制器D．调谐器6、在无线电通信过程中，需要把要传播的声音转化为变化的电流，以下设备中完成这项任务的是()A．调谐器B．话筒C．调制器D．振荡器4、下列是无线电广播接收过程的几个步骤，其合理顺序是________。A、调谐选择所需要接收的电磁波B、接收无线电波C、检波器取出音频信号D、耳机放音随堂练习BACDDB信号调制振荡电流发射调谐电路解调输出无线电波发射和接受流程图无线电波的发射无线电波的接收福建省厦门集美中学电磁波与我们的生活•电视台通过电磁波，将精彩的电视节目展现给我们。福建省厦门集美中学•移动通信设备极大的方便了我们的联系。福建省厦门集美中学•收音机福建省厦门集美中学•无线上网设备福建省厦门集美中学•雷达设备在军事、气象等方面有广泛的应用。福建省厦门集美中学•通信卫星•通信卫星已经渗入到生活的各个部分。福建省厦门集美中学•1、要有效地发送低频电信号，必须把低频电信号附加在高频载波上，这个过程在电磁波的发射过程中叫做（）•A、调谐B、解调•C、调制D、检波例与练调制福建省厦门集美中学•2、转换电视频道时，选择自己喜欢的电视节目，称为（）•A、调制B、调谐•C、解调D、调幅例与练调谐