高中物理选修3-4同步课件：14.4.5-电磁波与信息化社会----电磁波谱

4电磁波与信息化社会5电磁波谱课前预习导学目标导航学习目标重点难点1.了解电磁波在电视、雷达和移动通信中的应用。2.能说出电磁波谱的组成,知道光是电磁波。3.能说出电磁波谱各波段的特性和主要用途。重点:电磁波谱的组成及各波段的应用。难点:电磁波谱各波段的特性。预习导引一、电磁波与信息化社会1.电磁波的传输:可以通过电缆、光缆进行有线传输,也可实现无线传输。电磁波的频率越高,相同时间内传递的信息量越大。2.电磁波的应用实例(1)电视广播的发射和接收过程摄像管:摄取景物的图像并将其转换为电信号⇓调制和发射⇓天线接收高频信号,调谐,解调⇓显像管:还原出与摄像管屏上相同的图像(2)雷达的工作原理雷达利用微波遇到障碍物的反射现象来测定物体位置。根据发射无线电波到接收反射波的时间t,确定障碍物的距离s=ct2,再根据发射无线电波的方向和仰角,可以确定障碍物的位置。(3)移动电话、因特网也是利用电磁波来传输信息的。预习交流1你认为所谓“隐形飞机”是怎样隐形的?答案:隐形飞机主要是降低雷达的可探测性。根据雷达的工作原理可知,只要照射到飞机上的电磁波不被反射回雷达,就不会被探测到,所以飞机要实现对雷达隐身,主要措施有:(1)在机身上涂吸收雷达波的涂层。(2)使机身呈多面体状,让雷达波反射到其他方向。(3)经过特殊设计使雷达波能穿过机身而不被反射等。二、电磁波谱1.概念:按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱。2.电磁波谱的排列:按波长由长到短依次为:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。3.不同电磁波的特点及应用特性用途无线电波波动性强通讯、广播、导航红外线热作用强加热、遥测、遥感、红外线制导可见光感光性强照明、照相等紫外线化学作用、荧光效应日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等X射线穿透力强检查、探测、透视、治疗γ射线穿透力最强探测、治疗4.电磁波的能量各种各样的仪器能够探测到许许多多电磁波,说明电磁波具有能量,电磁波是一种物质。5.太阳辐射的特点太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域,在眼睛最敏感的黄绿光附近,辐射的能量最强。预习交流2冬天晒太阳为什么感觉暖和?夏天日光浴时为什么不能隔着玻璃晒?答案:冬天晒太阳取暖是因为阳光中的红外线热效应明显,把内能传递到人体;日光浴主要是阳光中的紫外线起作用,而普通玻璃不能透过紫外线,所以不能隔着普通玻璃进行日光浴。课堂合作探究问题导学一、电磁波与信息化社会活动与探究11.电磁波可以通过什么方式进行传播?用光缆通信有何特点?答案:(1)可以通过电缆、光缆进行有线传输,也可以进行无线传输。(2)用光缆通信,由于光的频率高,所以承载的信息量大,同时光缆传输有抗干扰能力强、损耗小、通信质量高的特点。2.雷达的基本原理是什么?答案:(1)雷达是利用无线电波来判定物体位置的无线电设备,它是利用电磁波遇到障碍物要反射的特点来工作的,通过电磁波的发射、反射和接收,可以测定障碍物的方位和距离。(2)雷达既是无线电波的发射端,又是无线电波的接收端。(3)雷达使用的无线电波是直线性好、反射性能强的微波波段。(4)雷达发射的是不连续的无线电波,即脉冲,每次发射时间短于1μs,两次发射的时间间隔约为0.1ms。(5)障碍物的距离等情况都由显示器直接显示出来。迁移与应用1某雷达工作时,发射电磁波的波长λ=20cm,每秒脉冲数n=5000,每个脉冲持续时间t=0.02μs,该电磁波的振荡频率为多少?最大侦察距离是多少?答案:1.5×109Hz30km解析:由c=λf,可得电磁波的振荡频率f=cλ=3×10820×10-2Hz=1.5×109Hz。电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离s=cΔt=c(1n-t)=3×108×(15000-0.02×10-6)m≈6×104m所以雷达的最大侦察距离s'=s2=3×104m=30km。1.电磁波在真空中的速度c=3.00×108m/s是自然界的基本常数,应记住。2.注意雷达波从发射到接收通过的路程是雷达与目标距离的两倍。二、电磁波谱活动与探究21.许多动物具有发达的红外感受器官,因此在夜间也可以“看到”物体。你知道哪些动物有这方面的功能吗?答案:主要是蛇类具有这方面的功能。2.天空为什么是亮的,看起来是蓝色的,而傍晚的阳光却比较红?答案:由于大气把阳光向四面八方散射,所以看到天空是亮的。在没有大气的太空,即使太阳高悬在空中,它周围的天空也是黑暗的。由于波长较短的光比波长较长的光更容易被大气散射,所以天空看起来是蓝色的。大气对波长较短的光吸收能力比较强,傍晚的阳光在穿过厚厚的大气层时,蓝光、紫光大部分被吸收掉了,剩下红光、橙光通过大气折射入我们的眼睛,所以傍晚的阳光比较红。3.哪些现象能说明电磁波具有能量?试举例。答案:例如,放在红外线区域的温度计升温很快;γ射线具有很强的贯穿能力等。4.我们根据什么说电磁波是一种物质?答案:从电磁波可以脱离电荷独立存在、不需借助媒质传播、具有能量三个方面可知,电磁波和实物粒子一样,是一种物质,这是人们对于物质认识的一个重大发现。迁移与应用2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,不可能重叠答案:B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。电磁波的特性及应用波谱无线电波红外线可见光紫外线X射线γ射线特性波动性强热效应引起视觉化学作用、荧光效应贯穿本领强贯穿本领最强应用无线电技术加热、遥感照明、摄影感光技术、医用消毒检查探测、医用透视工业探伤、医用治疗当堂检测1.高原上的人皮肤黝黑()A.与高原上人的生活习惯有关B.与高原上的风力过大有关C.与高原上紫外线辐射过强有关D.由遗传本身决定答案:C解析:高原上空气稀薄,对紫外线的反射作用很弱,所以太阳光中含有大量的紫外线,导致高原上的人皮肤黝黑。2.电磁技术的发展,使得人们的生活发生了很大的变化。关于电磁技术的应用,下列说法正确的是()A.手机与手机之间可以直接通信B.电磁灶的灶台与锅之间,如果隔有绝缘物质,通电后则锅不可能被加热C.微波炉内盛放食物的器皿,只能是金属器皿D.电视信号是电视台将声音与图像信号通过电磁波快速传送到用户处并被电视机接收下来的答案:D3.据报道,新型增强型红外夜视镜已经小规模配发给美国陆军,红外夜视镜是利用了()A.红外线波长长,易绕过障碍物的特点B.红外线热效应强的特点C.一切物体都在不停地辐射红外线的特点D.红外线肉眼不可见的特点答案:C解析:红外夜视镜利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点,故选C。4.关于雷达的特点,下列说法中正确的是()A.雷达所用无线电波的波长比短波更短B.雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离C.雷达在能见度低的黑夜将无法使用D.雷达只有连续发射无线电波,才能发现目标答案:AB解析:雷达所用的无线电波是波长非常短的微波,选项A正确。在雷达的工作显示屏上,直接标的是距离,选项B正确。雷达在黑夜也能使用,选项C错误。雷达发射的是间断的无线电波,选项D错误。5.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射线答案:AB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,选项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,选项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,因此紫光应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,故选项C、D错误。九九电影网九九电影网