課堂講義系列高中物理人教版選修11文檔第四章電磁波及其應(yīng)用第2講電磁波譜

第2講電磁波譜[目標(biāo)定位]1.把握波長、頻率和波速的關(guān)系.知道電磁波在真空中的傳播速度等于光速，即c×108m/s.2.知道電磁波譜由無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線組成，.，激發(fā)同學(xué)探究地外未知生命的熱忱，增加求知欲.一、波長、頻率和波速1.概念(1)在一列水波中，凸起的最高處叫做波峰；凹下的最低處叫做波谷.鄰近的兩個(gè)波峰(或波谷)的距離叫做波長.(2)在1s內(nèi)有多少次波峰或波谷通過，波的頻率就是多少.(3)用來描述波傳播快慢的物理量叫做波速.2.波速、波長、頻率三者之間的關(guān)系：波速＝波長×頻率，電磁波的波速c與λ、f的關(guān)系是c＝λf.3.電磁波在真空中的速度c＝×108__m/s.想一想電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度都等于光速嗎？答案不是.電磁波在真空中的速度最大，而在介質(zhì)中速度都會減小，我們認(rèn)為電磁波在空氣中的傳播速度近似等于光速.二、電磁波譜1.按電磁波的波長或頻率大小的挨次把它們排列成譜，叫做電磁波譜.2.不同波長電磁波的特性(1)無線電波波長大于1mm(頻率小于300000MHz)的電磁波是無線電波.無線電波用于通信和播送.(2)紅外線①紅外線是一種光波，它的波長比無線電波的波長短，比可見光長，②全部物體都放射紅外線，熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射強(qiáng).我們看不見紅外線.③利用紅外線遙感可以在飛機(jī)或人造衛(wèi)星上勘測地?zé)?、查找水源、監(jiān)視森林火情、預(yù)報(bào)風(fēng)暴和寒潮.3.可見光可見光的波長在700～400nm之間.4.紫外線波長范圍在5～400nm的電磁波是紫外線.可以利用紫外線滅菌消毒.人體接受適量的紫外線照耀，能促進(jìn)鈣的汲取，改善身體健康.在紫外線的照耀下，很多物質(zhì)會發(fā)出熒光.依據(jù)這個(gè)特點(diǎn)可以設(shè)計(jì)防偽措施.5.X射線和γ射線波長比紫外線更短的電磁波就是X射線和γ射線.X射線對生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變.X射線能夠穿透物質(zhì)，可以用來檢查人體內(nèi)部器官.波長最短的電磁波是γ射線，它具有更高的能量.在醫(yī)學(xué)上可以治療某些癌癥、探測金屬部件內(nèi)部的缺陷.想一想除了課本上提到的各種電磁波的應(yīng)用，你還知道電磁波的哪些應(yīng)用？答案在現(xiàn)代戰(zhàn)斗中，很多武器的自動瞄準(zhǔn)系統(tǒng)都有紅外線探測裝置，即使是人隱藏在半邊開放的掩體中，也能夠被紅外線探測裝置發(fā)覺；一些掌握導(dǎo)彈飛行的系統(tǒng)中，也經(jīng)常利用紅外線進(jìn)行制導(dǎo)；很多動物具有興旺的紅外線感受器官.三、電磁波的能量1.微波爐的工作應(yīng)用了一種電磁波——微波.食物中的水分子在微波的作用下加劇了熱運(yùn)動，內(nèi)能增加，溫度上升.2.電磁波具有能量，電磁波是一種物質(zhì).四、太陽輻射1.太陽輻射中含有可見光、紅外線、紫外線，同時(shí)還有X射線、γ射線、無線電波.2.太陽輻射的能量集中在可見光、紅外線和紫外線三個(gè)區(qū)域內(nèi).波長在黃綠光四周，輻射的能量最強(qiáng).我們的眼睛正好能感受這個(gè)區(qū)域的電磁輻射.一、波長、頻率和波速的關(guān)系1.電磁波在真空中的速度為光速，c＝3×108m/s.2.電磁波的波長(λ)、波速(c)及頻率(f)的關(guān)系.(1)c＝λf.(2)真空中，電磁波的頻率越大，波長越短.3.由周期和頻率的關(guān)系f＝eq\f(1,T)可知c＝eq\f(λ,T).4.影響波速的因素電磁波與機(jī)械波不同，它的傳播速度與介質(zhì)和頻率有關(guān)，而機(jī)械波的速度只與介質(zhì)有關(guān).例1電磁波在空中的傳播速度為v.北方交通播送電臺的頻率為f，該電臺所放射電磁波的波長為()A.eq\f(v,f) B.eq\f(1,vf)C.eq\f(f,v) D.vf答案A解析由公式v＝λf，可得波長λ＝eq\f(v,f)，選項(xiàng)A正確.針對訓(xùn)練1英國物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為：變化的磁場________(選填“能〞或“不能〞)×108m/s，×108Hz的電磁波，在真空中的波長為________m.答案能赫茲解析依據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知變化的磁場能產(chǎn)生電場；赫茲用試驗(yàn)證明了電磁波的存在；由公式v＝λf，可得波長λ＝eq\f(v,f)＝eq\f×108,×108)m.二、電磁波譜及其應(yīng)用名稱特性無線電波紅外線可見光紫外線X射線γ射線主要作用通信、播送熱作用視覺作用化學(xué)作用穿透作用貫穿作用真空中的速度都是c×108m/s頻率小→大波長大→小例2如圖4－2－1所示，醫(yī)院常用X光機(jī)檢查人的身體.X光機(jī)利用了X射線的()圖4－2－1A.熒光效應(yīng) B.滅菌消毒作用C.強(qiáng)穿透力量 D.顯著熱效應(yīng)答案C解析X射線能夠穿透物質(zhì)，可以用來檢查人體內(nèi)部器官，選項(xiàng)C正確.針對訓(xùn)練2關(guān)于電磁場和電磁波，以下說法正確的選項(xiàng)是()A.把電場和磁場組合在一起就是電磁場B.無線電波、可見光、X射線都是電磁波C.電磁波頻率越高，傳播速度越大D.麥克斯韋第一次通過試驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在答案B解析電磁場是變化的電場和變化的磁場相互聯(lián)系著的，形成的不行分割的統(tǒng)一體，不是簡潔的組合在一起，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；依據(jù)電磁波譜可知選項(xiàng)B正確；電磁波在真空中的傳播速度等于光速，與頻率無關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲第一次通過試驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.波長、頻率和波速的關(guān)系1.一列電磁波從水進(jìn)入空氣的過程中，肯定保持不變的物理量是()A.頻率 B.波長C.振幅 D.波速答案A解析頻率由波本身打算，與介質(zhì)、波速無關(guān)，選項(xiàng)A正確；但電磁波在真空中的速度最大，而在介質(zhì)中速度都會減小，故從真空傳入水中時(shí)波速變小，由公式v＝λf，可得波長λ＝eq\f(v,f)變小，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；電磁波在傳播過程中，隨著距離的增加，能量漸漸減弱，所以振幅漸漸減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.2.家用微波爐中使用的微波頻率為2450MHz，它的波長是多少？某播送電臺放射的電磁波的波長是500m，它的頻率是多少？答案m6×105Hz解析微波爐的微波頻率是2450MHz，即f＝2450×106Hz，由c＝λf得λ＝eq\f(c,f)＝eq\f(3×108,2450×106)m≈m.f′＝eq\f(c,λ′)＝eq\f(3×108,500)Hz＝6×105Hz.電磁波譜及其應(yīng)用3.關(guān)于電磁波譜，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A.X射線對生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變B.γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高C.紫外線比紫光的頻率低D.在電磁波譜中，穿透力量最強(qiáng)的是X射線答案AB解析X射線對生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變，選項(xiàng)A正確；γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高，選項(xiàng)B正確；在電磁波譜中從無線電波到γ射線，波長漸漸減小，頻率漸漸增大，紫外線的頻率應(yīng)比紫光高，在電磁波譜中γ射線的穿透力量最強(qiáng)，應(yīng)選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.4.如圖4－2－2所示，是醫(yī)生用計(jì)算幫助某種射線斷層攝影(簡稱“CT〞)檢查身體的情景，這種能穿透身體的射線是()圖4－2－2A.紅外線 B.可見光C.紫外線 D.X射線答案D解析X射線能穿透物質(zhì)，可以用來檢查人體內(nèi)部器官.“CT〞就是利用X射線的穿透力量強(qiáng)的特點(diǎn).題組一、電磁波譜及其應(yīng)用1.以下各組電磁波，按波長由長到短的正確排列是()A.γ射線、紅外線、紫外線、可見光B.紅外線、可見光、紫外線、γ射線C.可見光、紅外線、紫外線、γ射線D.紫外線、可見光、紅外線、γ射線答案B解析在電磁波譜中，電磁波的波長從長到短排列挨次依次是：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線，由此可判定選項(xiàng)B正確.2.在電磁波譜中，以下說法正確的選項(xiàng)是()A.各種電磁波有明顯的頻率和波長區(qū)域界限B.γ射線的頻率肯定大于X射線的頻率C.X射線的波長有可能等于紫外線波長D.可見光波長肯定比無線電波的短答案CD解析X射線和γ射線、X射線和紫外線有一局部頻率重疊，界限不明顯，故C、D選項(xiàng)正確.3.關(guān)于紅外線，以下說法正確的選項(xiàng)是()A.紅外烤箱中的紅光就是紅外線B.紅外線比可見光的波長長C.高溫物體輻射紅外線，低溫物體不輻射紅外線D.紅外線比可見光更簡潔引起固體物質(zhì)分子共振答案BD解析紅外線是看不見的，所以烤箱中的紅光不是紅外線；紅外線比可見光的波長長；一切物體，包括高溫物體和低溫物體都輻射紅外線，只是物體溫度越高，它輻射的紅外線就越強(qiáng)；紅外線的頻率比可見光更接近固體物質(zhì)分子的頻率，也就更簡潔使分子發(fā)生共振，因而紅外線熱作用顯著.4.關(guān)于紫外線，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A.紫外線能夠滅菌消毒B.紫外線是紫色的C.紫外線能夠用來透視人體器官D.紫外線的波長比可見光長答案A解析紫外線具有滅菌消毒作用，A對；紫外線是不行見光，它的波長比可見光短，穿透力量比X射線弱，不能用于人體器官透視，故B、C、D錯(cuò).5.間諜衛(wèi)星上裝有某種遙感照相機(jī)，可用來探測用和民用目標(biāo).這種照相機(jī)能拍到晚上關(guān)燈行駛的汽車，即使車隊(duì)離開，也瞞不過它.這種遙感照相機(jī)敏感的電磁波屬于()A.可見光波段 B.紅外波段C.紫外波段 D.X射線波段答案B解析一切物體在任何狀況下都放射紅外線，但不能隨便放射可見光、紫外線和X射線，故這種遙感照相機(jī)敏感的電磁波屬于紅外波段.B正確.6.關(guān)于生活中遇到的各種波，以下說法正確的選項(xiàng)是()A.電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息B.在通話時(shí)涉及的波既有電磁波又有聲波C.太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超〞中的超聲波傳播速度相同D.遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT〞中的X射線波長相同答案B解析無論是電磁波還是聲波，都可以傳遞能量和信息，那么A項(xiàng)錯(cuò)誤；易知B項(xiàng)正確；太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超〞中的超聲波的傳播速度不相同，那么C項(xiàng)錯(cuò)誤；遙控器發(fā)出的紅外線頻率和醫(yī)院“CT〞中的X射線頻率不同，故它們的波長也不相同，那么D項(xiàng)錯(cuò)誤.7.關(guān)于電磁波，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A.電磁波與機(jī)械波一樣均不能在真空中傳播B.電磁波的傳播實(shí)際上也伴隨著電磁能的傳播C.微波爐中的微波是一種高頻率的電磁波，本身沒有能量，但能產(chǎn)生熱量D.微波爐中的微波是一種低頻率的電磁波，本身具有能量，但不能產(chǎn)生熱量答案B解析電磁波能在真空中傳播，傳播過程中也伴隨著電磁能的傳播，A錯(cuò)，B對；微波爐中的微波是一種高頻率的電磁波，本身具有能量，能產(chǎn)生熱量，故C、D錯(cuò)誤.題組二、波長、頻率和波速的關(guān)系8.關(guān)于光波和無線電波，以下說法不正確的選項(xiàng)是()A.都是電磁波B.都可以在真空中傳播C.在真空中的傳播速度都是3×108m/sD.二者的波長、頻率均相同答案D解析光波和無線電波本質(zhì)上都是電磁波，都可以在真空中傳播，在真空中傳播的速度都是3×108m/s，所以A、B、C對；光波和無線電波波長、頻率不同，所以D錯(cuò).9.電磁波從真空傳入水中時(shí)，以下說法正確的選項(xiàng)是()A.頻率不變，波速變大，波長變大B.頻率不變，波速變小，波長變小C.波速不變，頻率變小，波長變大D.波速不變，頻率變大，波長變小答案B解析電磁波的波長λ、波速v和頻率f與機(jī)械波一樣滿意v＝λf，傳播過程中，頻率不變，C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤；但電磁波在真空中的速度最大，而在介質(zhì)中速度都會減小，故從真空傳入水中時(shí)波速變小，波長變小，A錯(cuò)，B對.10.波長為50m～100m的無線電波相宜通過電離層的反射