物理教科版選修1-1學(xué)案第四章2電磁波譜3電信息技術(shù)及其應(yīng)用Word版含答案

2電磁波譜3電信息技術(shù)及其應(yīng)用1.知道波長、頻率和波速的關(guān)系．2.了解電磁波譜是由無線電波、微波、紅外輻射、可見光、紫外輻射、X射線、γ射線組成的，能夠知道它們各自的特點及主要應(yīng)用．3.了解電信息技術(shù)傳輸信息的一般過程及應(yīng)用．[學(xué)生用書P40]一、電磁波譜1．按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列成譜，叫做電磁波譜．2．按波長由大到小的順序，它們分別是：無線電波、微波、紅外輻射、可見光、紫外輻射、X射線和γ射線．電磁波的頻率越高，它的波長就越短．3．波速、波長、頻率之間的關(guān)系：c＝λf．二、電磁波的不同波段及其用途電磁波譜無線電波微波紅外輻射可見光紫外輻射X射線γ射線特性波動性強傳輸量大、抗干擾熱效應(yīng)引起視覺化學(xué)作用、熒光效應(yīng)、殺菌貫穿作用強貫穿本領(lǐng)最強應(yīng)用無線電技術(shù)雷達(dá)、微波爐加熱、遙感照明、攝影感光技術(shù)、醫(yī)用消毒檢查探測，醫(yī)用透視工業(yè)探傷、醫(yī)用治療三、電信息技術(shù)1．定義：指的是通過電來傳輸信息的技術(shù)．2．傳輸信息的一般過程eq\x(信源)eq\o(→,\s\up7(信息))eq\x(編碼)eq\o(→,\s\up7(信號))eq\x(信道)eq\o(→,\s\up7(信號＋噪聲))eq\x(譯碼)eq\o(→,\s\up7(信息))eq\x(信宿)↑噪聲3．根據(jù)信道的不同，電信號的傳輸可以分為有線通信和無線通信．四、電信息的應(yīng)用1．(1)組成：由發(fā)話器和收話器構(gòu)成．(2)分類：固定和移動．2．電視(1)定義：是把圖像與聲音同時從發(fā)射端傳到接收端的一種技術(shù)．(2)無線電視的流程：如圖所示．3．雷達(dá)雷達(dá)是利用電磁波進(jìn)行測距、定位的儀器．雷達(dá)的工作原理：雷達(dá)是利用電磁波遇到障礙物會發(fā)生反射的特性工作的．雷達(dá)有廣泛的實際應(yīng)用．對電磁波譜的理解[學(xué)生用書P41]如圖所示是按波長由長到短(頻率由小到大)順序排列的電磁波譜．在電磁波譜中，可見光只是其中很窄的一個波段．由于它們都是本質(zhì)上相同的電磁波，所以它們的行為都服從共同的規(guī)律，但另一方面，由于它們的頻率不同而又表現(xiàn)出不同的特性．例如，波長較長的無線電波，很容易表現(xiàn)出干涉、衍射現(xiàn)象，但對波長較短的可見光、紫外輻射、X射線、γ射線，要觀察到它們的干涉、衍射現(xiàn)象就越來越困難了．觀察圖，回答下列問題．(1)波長最長的、最短的電磁波各是什么？(2)按照波長由大到小的順序排列，電磁波可以劃分為哪幾種？按照頻率由大到小的順序又是怎樣呢？(3)無線電波按照波長由小到大的順序又可以劃分為哪幾種？(4)試舉例說明各種電磁波應(yīng)用的代表性儀器或者符號標(biāo)志．[解析](1)由電磁波譜可知波長最長的是無線電波，波長最短的是γ射線．(2)按照波長由大到小可以劃分為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線．按照頻率由大到小的順序是γ射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、無線電波．(3)可分為短波、中短波、中波和長波．(4)長波、中波、短波應(yīng)用的代表性儀器有收音機、廣播電臺等；微波的有電視、微波爐等；紅外線的有紅外線遙感、紅外線烤箱等；可見光只占電磁波譜中很小的一部分；紫外線的有紫外線消毒柜、黑光燈等；X射線的有“CT”機、X射線透視器等；γ射線的有放射性標(biāo)志和γ射線探傷等．[答案]見解析1.以下關(guān)于電磁波譜的理解正確的是()A．紅外線的波長比紫外線的波長短B．可見光不屬于電磁波C．無線電波的波長比γ射線波長要長D．無線電波的波長大于1mm解析：選CD.按照波長由小到大的順序排列，電磁波可劃分為γ射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線和無線電波，而波長大于1mm的電磁波屬于無線電波．所以C、D正確．描述電磁波的物理量及其關(guān)系[學(xué)生用書P42]1．波長λ：電磁波在一個周期內(nèi)傳播的距離等于一個波長．2．頻率f：單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù)叫做頻率．3．波速：電磁波在真空中的傳播速度等于光速，c＝3×108m/s.4．波長、波速和頻率間的關(guān)系公式：v＝λf，T＝eq\f(1,f).在真空中傳播的波長為15m的電磁波，進(jìn)入某一介質(zhì)中傳播時，若傳播速度為2×108m/s，則該電磁波在介質(zhì)中的波長是多少？[解析]由c＝fλ知：λ1＝eq\f(v1,f1)，λ2＝eq\f(v2,f2)又因為電磁波頻率不變，即f1＝f2所以eq\f(λ1,λ2)＝eq\f(v1,v2)故λ2＝eq\f(v2,v1)λ1＝eq\f(2×108,3×108)×15m＝10m.[答案]10m2.關(guān)于波長為0.6μm的紅光，下列說法中正確的是()A．其在真空中傳播速度為3.0×108m/sB．其頻率是5×1014HzC．傳播10m的距離需要的時間是1.0×10－5sD．在10m的距離中約有1.7×107個波長答案：ABD電磁波在實際中的應(yīng)用[學(xué)生用書P42]熟悉無線電波(超長波、長波、中波、短波、超短波)、微波、紅外線、紫外線、X射線、γ射線的作用．下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運用的物理現(xiàn)象．請將相應(yīng)的字母填寫在運用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上．(1)X光機________；(2)紫外線燈________；(3)理療醫(yī)用“神燈”照射傷口，可使傷口愈合得較好．這里的“神燈”是利用________．A．光的全反射B．紫外線具有很強的熒光作用C．紫外線具有殺菌消毒作用D．X射線有很強的貫穿能力E．紅外線具有顯著的熱作用F．紅外線波長較長，易發(fā)生衍射[解析](1)X光機是用來透視人的體內(nèi)器官的，因此需要具有較強穿透能力的電磁波，但又不能對人體造成太大的傷害，因此采用了X射線．(2)紫外線燈主要是用來殺菌的，因此它應(yīng)用的是紫外線的殺菌作用而非熒光作用．(3)“神燈”又稱紅外線燈，主要是用于促進(jìn)局部血液循環(huán)，它利用的是紅外線的熱效應(yīng)，使人體局部受熱，血液循環(huán)加快．[答案](1)D(2)C(3)E3.下列說法中符合實際的是()A．醫(yī)院里常用X射線對病房和手術(shù)室消毒B．醫(yī)院里常用紫外線對病房和手術(shù)室消毒C．在人造地球衛(wèi)星上對地球進(jìn)行拍攝是利用紫外線有較好的分辨能力D．在人造地球衛(wèi)星上對地球進(jìn)行拍攝是利用紅外線有較好的穿透云霧煙塵的能力解析：選BD.紫外線具有殺菌、消毒的作用，X射線穿透能力較強，因此醫(yī)院里常用紫外線對病房和手術(shù)室進(jìn)行消毒，用X射線透視人體；人造地球衛(wèi)星對地球進(jìn)行拍攝是利用射線容易透過云霧煙塵，因而用波長較長的紅外線，所以答案為B、D.[隨堂檢測][學(xué)生用書P43]1．在電磁波譜中，紅外線、可見光和倫琴射線(X射線)三個波段的頻率大小關(guān)系是()A．紅外線的頻率最大，可見光的頻率最小B．倫琴射線的頻率最大，紅外線的頻率最小C．可見光的頻率最大，紅外線的頻率最小D．倫琴射線的頻率最大，可見光的頻率最小解析：選B.根據(jù)電磁波譜．按照波長由長到短順序分別為紅外線，可見光，倫琴射線．由v＝λf可知波長與頻率成反比，即倫琴射線頻率最大，紅外線頻率最?。?．關(guān)于紅外線的以下說法中正確的是()A．不同的物體輻射紅外線的波長和強度不同，可以在較冷的背景上探測出較熱物體的紅外輻射B．不能利用紅外線對物體進(jìn)行烘干C．利用紅外線波長較長，容易發(fā)生衍射的特點進(jìn)行遠(yuǎn)距離攝影和高空攝影D．利用不同物體輻射紅外線的波長和強度的不同可以對物體進(jìn)行遠(yuǎn)距離探測解析：選ACD.由于紅外線是一種光波，一切物體都在不停地對外輻射紅外線，熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射性強一些．由于紅外線的熱效應(yīng)，可用來烘干，又由于坦克、艦艇、人體等一切物體都在不停地發(fā)射紅外線，并且不同的物體所輻射的紅外線，其波長和強度不同，故在夜間或濃霧天氣可通過紅外線探測器來接收信號，并用電子儀器對接收到的信號進(jìn)行處理，或用對紅外線敏感的照相底片進(jìn)行遠(yuǎn)距離攝影和高空攝影，就可察知物體的形狀和特征．所以選項中的A、C、D正確．3．下列說法正確的是()A．?dāng)z像機實際上是一種將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置B．電視機實際上是一種可以將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘柕难b置C．?dāng)z像機在1s內(nèi)要傳送25張畫面D．電視機接收的畫面是連續(xù)的解析：選ABC.通過攝像機得到景物的光信號，再通過掃描轉(zhuǎn)化為電信號，在1s內(nèi)要傳送25張畫面；電視機通過顯像管將接收到的電信號再轉(zhuǎn)化為光信號，最后還原為圖像和景物，每秒要接收到25張畫面，由于視覺暫留，我們看到的便是活動的圖像．4．雷達(dá)是用來對目標(biāo)進(jìn)行定位的現(xiàn)代化定位系統(tǒng)．海豚具有完善的聲吶系統(tǒng)，它能在黑暗中準(zhǔn)確而快速地捕捉食物，避開敵害，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)代化的無線電系統(tǒng)．(1)海豚的定位是利用了自身發(fā)射的________．A．電磁波 B．紅外線C．次聲波 D．超聲波(2)雷達(dá)的定位是利用自身發(fā)射的________．A．電磁波 B．紅外線C．次聲波 D．光線解析：(1)海豚能發(fā)射超聲波，它是一種頻率高于2×104Hz的聲波，它的波長非常短，因而能定向發(fā)射，而且在水中傳播時因能量損失小，要比無線電波和光波傳得遠(yuǎn)．海豚就是靠自身發(fā)出的超聲波的回聲來在混濁的水里準(zhǔn)確確定遠(yuǎn)處的小魚位置而猛沖過去吞食，選D.(2)雷達(dá)是一個電磁波的發(fā)射和接收系統(tǒng)．因而是靠發(fā)射電磁波來定位的，選A.答案：(1)D(2)A5．某收音機接收電磁波的波長范圍在577m到182m之間，該收音機LC回路的可變電容器的動片全部旋出時，回路總電容為39pF.求：該收音機接收到的電磁波的頻率范圍．解析：根據(jù)c＝λf得f1＝eq\f(c,λ1)＝eq\f(3×108,577)Hz≈5.20×105Hzf2＝eq\f(c,λ2)＝eq\f(3×108,182)Hz≈1.65×106Hz所以所求的頻率范圍為5.20×105～1.65×106Hz.答案：5.20×105～1.65×106Hz[課時作業(yè)][學(xué)生用書P92(單獨成冊)]一、選擇題1．下列各種電磁波的波長范圍由短到長排列的是()A．微波、紅外線、紫外線B．γ射線、X射線、紫外線C．紫外線、紅外線、無線電波D．紫外線、X射線、γ射線解析：選BC.電磁波譜按波長由短到長的排列順序為：γ射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、無線電波．2．我國進(jìn)行第三次大熊貓普查時，首次使用了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和RS衛(wèi)星紅外遙感技術(shù)，詳細(xì)調(diào)查了珍稀動物大熊貓的種群、數(shù)量、棲息地周邊情況等，紅外遙感利用了紅外線的()A．熱效應(yīng) B．相干性C．反射性能好 D．波長較長，易衍射解析：選D.紅外線的波長較長，衍射現(xiàn)象明顯．容易穿透云霧、煙塵，因此被廣泛應(yīng)用于紅外遙感和紅外高空攝影，故D對．3．關(guān)于γ射線，以下說法中正確的是()A．比倫琴射線頻率更高，穿透能力更強B．用來檢測金屬材料內(nèi)部傷痕、裂縫、氣孔等C．利用γ射線穿透力強制成金屬測厚計來檢測金屬板的厚度D．“γ刀”是利用了γ射線的強穿透能力解析：選ABC.由于γ射線是一種比X射線波長更短的電磁波，γ射線的能量極高，穿透能力比X射線更強，也可用于金屬探傷等，所以選項A、B、C正確．4．關(guān)于電磁波的特性，下列說法正確的是()A．紅外線遙感是利用了紅外線波長較長的特點B．一切物體都在不停地輻射紅外線，溫度越高，輻射越強C．驗鈔機檢驗鈔票真?zhèn)误w現(xiàn)了紫外線的熒光作用D．X射線可深入人的骨骼，殺死病變細(xì)胞解析：選ABC.在人體內(nèi)殺死病變細(xì)胞是利用了γ射線能破壞生命物質(zhì)的特性．5．關(guān)于電磁波的發(fā)射，下列說法中正確的是()A．各種頻率的電磁振蕩都能輻射電磁波，只是輻射的能量所占振蕩總能量的比例不同罷了，振蕩周期越大，越容易輻射電磁波B．為了有效向外輻射電磁波，振蕩電路必須采用開放電路，同時提高振蕩頻率C．為了有效向外輻射電磁波，振蕩電路不需采用開放電路，但要提高振蕩頻率D．提高振蕩頻率和電路開放是發(fā)射電磁波的必要手段，振蕩電路開放的同時，其振蕩頻率也隨之提高解析：選B.電磁波的發(fā)射應(yīng)該采用開放電路，同時頻率越高，發(fā)射范圍越大．6．目前雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率多在200MHz至1000MHz的范圍內(nèi)．下列關(guān)于雷達(dá)和電磁波的說法正確的是()A．真空中上述雷達(dá)發(fā)射的電磁波的波長范圍在0.3m至1.5m之間B．電磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的C．測出從發(fā)射電磁波到接收反射波的時間間隔可以確定雷達(dá)和目標(biāo)的距離D．波長越短的電磁波，反射性能越強解析：選ACD.由v＝λ·f，電磁波的產(chǎn)生，雷達(dá)的工作原理和電磁波的反射特點可求得．7．近年來，無線光通信技術(shù)(不需光纖，利用紅外線在空間的定向傳播來傳遞信息的通信手段)在局域網(wǎng)、移動通信等多方面顯示出巨大的應(yīng)用前景．關(guān)于紅外線和光通信，以下說法中正確的是()①光通信就是將文字、數(shù)據(jù)、圖像等信息轉(zhuǎn)換成光信號從一地傳向另一地的過程②光纖通信中的光信號在光導(dǎo)纖維中傳輸，無線光通信的光信號在空氣中傳輸③紅外線的頻率比可見光的頻率高④紅外光子的能量比可見光子的能量大A．①② B．③④C．①③ D．②④解析：選A.無線光通信技術(shù)是光信號在空氣中直接傳輸各種信息．光導(dǎo)纖維通信中的光信號是在光導(dǎo)纖維中傳輸．不論哪種方式，傳輸?shù)亩际俏淖?、?shù)據(jù)、圖像等信息．由電磁波譜可知紅外線的頻率比可見光的頻率低，故紅外線的波長比可見光更長．8．紅外遙感衛(wèi)星通過接收地面物體發(fā)出的紅外輻射來探測地面物體的狀況．地球大氣中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能強烈吸收某些波長范圍的紅外輻射，即地面物體發(fā)出的某些波長的電磁波，只有一部分能夠通過大氣層被遙感衛(wèi)星接收．如圖所示為水和二氧化碳對某一波段不同波長電磁波的吸收情況．由圖可知，在該波段紅外遙感大致能夠接收到的波長范圍為()A．2.5μm～3.5μm B．4μm～4.5μmC．5μm～7μm D．8μm～13μm解析：選D.由題圖可知，水