人教版(新教材)高中物理選擇性必修2學(xué)案：4 4 電磁波譜

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊(cè)PAGEPAGE14電磁波譜〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1.了解什么是電磁波譜，知道各種可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光與無(wú)線電波一樣，也是電磁波.2.了解不同波長(zhǎng)電磁波的特性及其主要用途．一、電磁波譜1．電磁波譜：按電磁波的波長(zhǎng)大小或頻率高低的順序排列成譜，叫作電磁波譜．2．按照波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短依次排列為無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線．不同的電磁波由于具有不同的波長(zhǎng)(頻率)，具有不同的特性．二、電磁波的特性及應(yīng)用1．無(wú)線電波：波長(zhǎng)大于1mm(頻率低于300GHz)的電磁波稱作無(wú)線電波，主要用于通信、廣播及其他信號(hào)傳輸．雷達(dá)是利用電磁波遇到障礙物要發(fā)生反射，以此來(lái)測(cè)定物體位置的無(wú)線電設(shè)備，其利用的是波長(zhǎng)較短的微波．2．紅外線(1)紅外線是一種光波，波長(zhǎng)比無(wú)線電波短，比可見(jiàn)光長(zhǎng)．(2)所有物體都發(fā)射紅外線，熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射強(qiáng)．(3)紅外線的應(yīng)用主要有紅外遙感和紅外體溫計(jì)．3．可見(jiàn)光：可見(jiàn)光的波長(zhǎng)在400～760nm之間．4．紫外線(1)波長(zhǎng)范圍在5～370_nm之間，不能引起人的視覺(jué)．(2)具有較高的能量，應(yīng)用于滅菌消毒，具有較強(qiáng)的熒光效應(yīng)，用來(lái)激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光．5．X射線和γ射線(1)X射線波長(zhǎng)比紫外線短，有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，用來(lái)檢查金屬構(gòu)件內(nèi)部有無(wú)裂紋或氣孔，醫(yī)學(xué)上用于檢查人體的內(nèi)部器官．(2)γ射線波長(zhǎng)比X射線更短，具有很高的能量，穿透力更強(qiáng)，醫(yī)學(xué)上用來(lái)治療某些癌癥，工業(yè)上也可用于探測(cè)金屬構(gòu)件內(nèi)部是否有缺陷．判斷下列說(shuō)法的正誤．(1)各種電磁波中最容易表現(xiàn)出干涉和衍射現(xiàn)象的是γ射線．(×)(2)紅外線有顯著的熱效應(yīng)，紫外線有顯著的化學(xué)作用．(√)(3)低溫物體不能輻射紅外線．(×)(4)紫外線在真空中的傳播速度大于可見(jiàn)光在真空中的傳播速度．(×)(5)可利用紅外線的熒光效應(yīng)辨別人民幣的真?zhèn)危?×)(6)X射線的穿透本領(lǐng)比γ射線更強(qiáng)．(×)一、電磁波譜1．電磁波譜及介紹無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線合起來(lái)便構(gòu)成了范圍非常廣闊的電磁波譜．如圖1所示是按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短(頻率由低到高)的順序排列的．圖12．各種電磁波的共性(1)在本質(zhì)上都是電磁波，遵循相同的規(guī)律，各波段之間的區(qū)別并沒(méi)有絕對(duì)的意義．(2)都遵循公式v＝λf，在真空中的傳播速度都是c＝3×108m/s.(3)傳播都不需要介質(zhì)．(4)都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．(多選)關(guān)于電磁波譜，下列說(shuō)法正確的是()A．波長(zhǎng)不同的電磁波在本質(zhì)上完全相同B．電磁波的波長(zhǎng)若差異太大則會(huì)出現(xiàn)本質(zhì)不同的現(xiàn)象C．電磁波譜的頻帶很寬D．電磁波的波長(zhǎng)很短，所以電磁波的頻帶很窄〖答案〗AC〖解析〗電磁波譜中的電磁波在本質(zhì)上是完全相同的，只是波長(zhǎng)或頻率不同而已．其中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的波跟波長(zhǎng)最短的波之間的頻率相差1020倍，因此電磁波譜的頻帶很寬．針對(duì)訓(xùn)練1(2016·上海卷)各種不同頻率范圍的電磁波按頻率由高到低的排列順序是()A．γ射線、紫外線、可見(jiàn)光、紅外線B．γ射線、紅外線、紫外線、可見(jiàn)光C．紫外線、可見(jiàn)光、紅外線、γ射線D．紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、γ射線〖答案〗A〖解析〗在電磁波譜中，各電磁波按照頻率從低到高的排列順序是：無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線，所以選項(xiàng)A正確．二、電磁波的特性及應(yīng)用導(dǎo)學(xué)探究電磁波在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用相當(dāng)廣泛，請(qǐng)你列舉出下列電磁波的應(yīng)用實(shí)例：無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線和γ射線．〖答案〗無(wú)線電波：收音機(jī)；紅外線：紅外線理療儀；可見(jiàn)光：人看到的五彩繽紛的世界；紫外線：紫外線消毒燈；X射線：X光透視機(jī)；γ射線：γ射線探傷．知識(shí)深化不同電磁波的特性及應(yīng)用電磁波譜無(wú)線電波紅外線可見(jiàn)光紫外線X射線γ射線頻率由左向右，頻率變化為由低到高真空中的波長(zhǎng)由左向右，波長(zhǎng)變化為由長(zhǎng)到短特性波動(dòng)性強(qiáng)熱效應(yīng)強(qiáng)感光性強(qiáng)化學(xué)作用、熒光效應(yīng)強(qiáng)穿透力強(qiáng)穿透力最強(qiáng)用途通信、廣播、天體物理研究遙控、遙測(cè)、遙測(cè)、加熱、紅外攝像、紅外制導(dǎo)照明、照相等殺菌、防偽、治療皮膚病等檢查、探測(cè)、透視探測(cè)、治療雷達(dá)向遠(yuǎn)處發(fā)射無(wú)線電波，每次發(fā)射的時(shí)間是1μs，兩次發(fā)射的時(shí)間間隔為100μs，在指示器的熒光屏上呈現(xiàn)出的尖形波如圖2所示，已知圖中ab＝bc，障礙物與雷達(dá)之間的距離是多大？圖2〖答案〗7.5×103m〖解析〗題圖中a和c處的尖形波是雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)射無(wú)線電波時(shí)出現(xiàn)的，b處的尖形波是雷達(dá)收到障礙物反射回來(lái)的無(wú)線電波時(shí)出現(xiàn)的，由ab＝bc可知，無(wú)線電波由發(fā)射到返回所用時(shí)間為50μs.設(shè)障礙物與雷達(dá)之間的距離為x，由題意可知無(wú)線電波來(lái)回時(shí)間為t＝50μs，由2x＝ct，得x＝eq\f(ct,2)＝eq\f(3.0×108×50×10－6,2)m＝7.5×103m.針對(duì)訓(xùn)練2(多選)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(shuō)法正確的是()A．真空中上述雷達(dá)發(fā)射的電磁波的波長(zhǎng)范圍在0.3m至1.5m之間B．電磁波是由恒定不變的電場(chǎng)或磁場(chǎng)產(chǎn)生的C．測(cè)出從發(fā)射電磁波到接收反射波的時(shí)間間隔可以確定雷達(dá)和目標(biāo)的距離D．波長(zhǎng)越短的電磁波，反射性能越強(qiáng)〖答案〗ACD〖解析〗由公式v＝λf可得，λmin＝eq\f(v,fmax)＝eq\f(3×108,1000×106)m＝0.3m，λmax＝eq\f(v,fmin)＝eq\f(3×108,200×106)m＝1.5m，A正確；電磁波是由周期性變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)產(chǎn)生的，B錯(cuò)誤；由雷達(dá)的工作原理可知C正確；波長(zhǎng)越短的電磁波，傳播的直線性越好，反射性能越強(qiáng)，D正確．下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運(yùn)用的物理現(xiàn)象，請(qǐng)將相應(yīng)的字母填寫(xiě)在運(yùn)用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上．(1)X光機(jī)，________.(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(qiáng)的熒光作用C．紫外線具有殺菌消毒作用D．X射線有很強(qiáng)的貫穿力E．紅外線具有顯著的熱效應(yīng)F．紅外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)，易發(fā)生衍射〖答案〗(1)D(2)C(3)E〖解析〗(1)X光機(jī)是用來(lái)透視人體內(nèi)部器官的，因此需要具有較強(qiáng)穿透力的電磁波，但又不能對(duì)人體造成太大的傷害，因此采用了X射線，故選擇D.(2)紫外線燈主要是用來(lái)殺菌消毒的，因此它應(yīng)用的是紫外線的殺菌消毒作用而非熒光作用，故選擇C.(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，故選擇E.針對(duì)訓(xùn)練3關(guān)于電磁波的特性和應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是()A．紅外線和X射線都有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體B．過(guò)強(qiáng)的紫外線照射有利于人的皮膚健康C．電磁波頻率最大的是γ射線，最容易用它來(lái)觀察衍射現(xiàn)象D．紫外線和X射線都可以使感光底片感光〖答案〗D〖解析〗X射線有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體，紅外線沒(méi)有，A錯(cuò)誤；過(guò)強(qiáng)的紫外線照射對(duì)人的皮膚有害，B錯(cuò)誤；電磁波中頻率最大的是γ射線，其波長(zhǎng)最短，最不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，C錯(cuò)誤；紫外線和X射線都具有明顯的化學(xué)反應(yīng)，可以使感光底片感光，D正確．1．(電磁波譜)(多選)在電磁波中，波長(zhǎng)按從長(zhǎng)到短排列的是()A．無(wú)線電波、可見(jiàn)光、紅外線B．無(wú)線電波、可見(jiàn)光、γ射線C．紅光、黃光、綠光D．紫外線、X射線、γ射線〖答案〗BCD〖解析〗電磁波譜按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短的排列順序依次是無(wú)線電波→紅外線→可見(jiàn)光(紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫)→紫外線→X射線→γ射線，由此可知B、C、D選項(xiàng)正確．2．(電磁波譜)下列各組電磁波，按衍射能力由強(qiáng)到弱的正確排列是()A．γ射線、紅外線、紫外線、可見(jiàn)光B．紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、γ射線C．可見(jiàn)光、紅外線、紫外線、γ射線D．紫外線、可見(jiàn)光、紅外線、γ射線〖答案〗B3．(電磁波的特性及應(yīng)用)電磁波在生活中有著廣泛的應(yīng)用．不同波長(zhǎng)的電磁波具有不同的特性，因此也有不同的應(yīng)用．下列器材與其所應(yīng)用的電磁波對(duì)應(yīng)關(guān)系不正確的是()A．雷達(dá)——無(wú)線電波B．手機(jī)——X射線C．紫外消毒柜——紫外線D．遙控器——紅外線〖答案〗B〖解析〗雷達(dá)是利用了無(wú)線電波中微波來(lái)測(cè)距的，故A正確；手機(jī)采用的是無(wú)線電波，X射線對(duì)人體有很大的輻射，不能用于通信，故B錯(cuò)誤；紫外線具有很強(qiáng)的消毒作用，故C正確；紅外線可以用于遙控器，故D正確．4．(電磁波的特性及應(yīng)用)某地的雷達(dá)正在跟蹤一架向雷達(dá)勻速飛來(lái)的飛機(jī)．設(shè)某一時(shí)刻從雷達(dá)發(fā)出電磁波后到再接收到反射波歷時(shí)200μs；若距上一次發(fā)出電磁波后再經(jīng)4s又發(fā)出一個(gè)電磁波．雷達(dá)從發(fā)出電磁波到再接收到反射波歷時(shí)186μs，則該飛機(jī)的飛行速度多大？〖答案〗525m/s〖解析〗由電磁波發(fā)射至接收到反射波歷時(shí)200μs，可算出此時(shí)飛機(jī)接收到第一個(gè)電磁波時(shí)距雷達(dá)的距