2019-2020学年高中物理 第十四章 第3节 电磁波的发射和接收 第4节 电磁波与信息化社会 第

第十四章电磁波第3节电磁波的发射和接收第4节电磁波与信息化社会第5节电磁波谱第十四章电磁波1.知道有效发射电磁波的条件，知道调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振等概念．2.了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用．3.认识电磁波谱，了解电磁波各波段的特性和主要作用．一、电磁波的发射和接收1．电磁波的发射(1)有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点①要有足够高的振荡______：频率越高，发射电磁波的本领越___．②振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去．即采用______电路．频率大开放(2)电磁波的调制①调制：在电磁波发射技术中，使电磁波随各种______而改变的技术．②调制的分类a．调幅：使高频电磁波的______随信号的强弱而改变的技术．b．调频：使高频电磁波的______随信号的强弱而改变的技术．信号振幅频率2．电磁波的接收(1)电磁波的接收原理：电磁波在传播时如果遇到导体，会使导体中产生__________．因此，空中的导体可以用来接收电磁波．(2)电谐振与调谐①电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率______时，接收电路中产生的振荡电流最强的现象，它相当于机械振动中的______．②调谐：使接收电路产生________的过程．感应电流相同共振电谐振(3)解调：使声音或图象信号从高频电流中______出来的过程．它是调制的逆过程，调幅波的解调也叫检波．(4)无线电波：波长______1mm(频率低于300GHz)的电磁波．按______(频率)可把无线电波分为若干波段．不同波段的无线电波的传播特点不同，发射、接收所用的设备和技术也不相同，因此用途也不相同．二、电磁波与信息化社会1．电磁波与信息的传递：电磁波可以通过______、光缆进行有线传输，也可以实现无线传输．电磁波的______越高，相同时间传递的信息量越大．还原大于波长电缆频率2．电磁波的应用实例(1)电视：摄像机采集图象信号，在1s内要传送______幅画面，电视接收机也以相同的______在荧光屏上显现这些画面，便实现了影像的传递和再现．(2)雷达：利用无线电波来测定物体______的无线电设备．(3)移动电话：指通信双方都可以__________进行信息交换的通信方式．(4)因特网：20世纪90年代中期，世界最大的计算机互联网——________出现了爆炸式的发展．25速率位置自由移动因特网三、电磁波谱1．电磁波谱：按电磁波的______或______大小的顺序把它们排成谱．按波长由长到短依次为：__________、红外线、________、紫外线、X射线、________．2．应用：利用无线电波进行通信、广播及其他信号传输；利用红外线可进行红外遥感；利用________可进行灭菌消毒；利用________可进行医用透视、机场安检；利用γ射线可进行__________、__________．波长频率无线电波可见光γ射线紫外线X射线工业探伤医用治疗3．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，所有这些都表明电磁波能够__________．4．太阳辐射：太阳辐射的能量集中在可见光、________和________三个区域，在眼睛最敏感的______光附近，辐射的能量最强．传递能量红外线紫外线黄绿判一判(1)静止的电荷放在变化的磁场中不会受到力的作用．()(2)当电磁波在空间传播时，电磁能也随着一起传播．()(3)电磁波的传播速度与介质无关．()(4)调制的两种方法是调谐和调频．()(5)电视信息包括图象信号和声音信号．()(6)雷达是利用超声波进行测定物体位置的．()×√××√×想一想为什么超远程无线电利用无线电波中的长波波段，而雷达利用微波波段？提示：根据波的衍射特性，波长越长，越容易绕过障碍物，所以远程无线电利用长波波段．微波波长短，传播时直线性好，雷达正是利用了微波直线传播性好的特点．无线电波的发射和接收(多选)为了增大无线电台向空间辐射无线电波的能力，对LC振荡电路的结构可采取下列哪些措施()A．增大电容器极板的正对面积B．增大电容器极板的间距C．增大自感线圈的匝数D．采取开放电路[解析]要增大无线电台向空间辐射电磁波的能力，必须提高其振荡频率，由f＝12πLC知，可减小L和C以提高f.要减小L可采取减少线圈匝数，向外抽或抽出铁芯的办法，要减小C可采取增大极板间距，减小极板正对面积，减小介电常数的办法，故选项B正确，选项A、C错误．开放电路向外辐射能量的能力强，故D正确．[答案]BD(1)有效发射电磁波应具备两个条件：一是足够高的振荡频率，二是采用开放电路．(2)调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程．【通关练习】1．(多选)调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号．要收到电信号，可采取下列哪些措施()A．增加调谐电路中线圈的匝数B．加大电源电压C．减少调谐电路中线圈的匝数D．将线圈中的铁芯取走解析：选CD.2．实际发射无线电波如图所示，高频振荡器产生高频等幅振荡如图甲所示，人对着话筒说话产生低频振荡如图乙所示，根据这两个图象，发射出去的电磁波图象应是图中的()解析：选B.振荡器产生高频等幅振荡，话筒里面有碳膜电阻，它的阻值随压力变化而变化．当我们对着话筒说话时，空气对它的压力随着声音信号的变化而变化，那么它的电阻也就随声音信号的变化而变化，振荡电流的振幅也就随着声音信号的变化而变化，这就是调制．它不但影响了正半周，也影响了负半周，故选B.雷达的工作原理及应用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，确定障碍物的位置．一个雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间为1μs，两次发射的时间间隔为100μs，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？[解题探究](1)从图上判断哪个是发射波？哪个是接收波？(2)电磁波从发射到接收需多长时间？[解析]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，可知无线电波发射到返回所用时间为50μs.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s＝ct2＝3.0×108×50×10－62m＝7.5×103m.[答案]7.5×103m若雷达每次发射脉冲的时间间隔为T，则能测量的最大距离为x＝cT2.关于雷达的特点的叙述，下列说法正确的是()A．雷达所用无线电波的波长比短波更长B．雷达只有连续发射无线电波，才能发现目标C．雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离D．雷达在能见度低的黑夜将无法使用解析：选C.雷达是利用无线电波的反射来工作的，因此它利用的无线电波处于微波段，目的是为了增加反射，减少衍射，雷达大约每隔0.1ms发射时间短于1μs的脉冲信号，根据屏上显示的发射信号和接收到的反射信号可以直接读出障碍物的距离．各种电磁波的特性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＝3.0×108m/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)产生机理不同．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(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射线用于检查金属部件的缺陷等．下列有关电磁波的特性和应用，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．电磁波中频率最大的为γ射线，最容易发生衍射现象D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光[解析]X射线有很高的穿透本领，医学上常用于透视人体，红外线不能，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波中频率最大的为γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射，C错误；紫外线和X射线都可以使感光底片感光，D正确．[答案]D(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是()A．电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波B．红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的C．伦琴射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的D．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线解析：选AB.波长越长，波动性越显著，干涉、衍射现象越易发生；从电磁波产生的机理可知，γ射线是原子核受激发后产生的；不论物体温度高低都能辐射红外线，物体的温度越高，它辐射的红外线越强，故正确答案为A、B.