第四章　电磁振荡与电磁波\n4．电磁波谱\n课前预习反馈课内互动探究课堂达标检测目标体系构建核心素养提升\n目标体系构建\n【学习目标】1．了解无线电波的波段划分，了解不同波段的无线电波的用途及传播方式。2．了解红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线的特征及典型应用，认识电磁波谱。3．了解科技对人类生活和社会发展的影响，增强学习兴趣和责任意识。\n【思维脉络】\n课前预习反馈\n1．概念按电磁波的______大小或______高低的顺序把它们排列成谱，叫电磁波谱。2．按频率由小到大的顺序排列电磁波谱无线电波，________，________，________，_______，γ射线。波长知识点1电磁波谱频率红外线可见光紫外线X射线\n1．无线电波(1)定义：技术上把波长________mm(频率____________GHz)的电磁波称作无线电波。(2)分类：无线电波按波长(频率)可划分为长波、______、________、______、微波。(3)应用：无线电波广泛应用于______、______及其他信号传输。大于1知识点2不同电磁波的特性和用途低于300中波中短波短波通信广播\n2．红外线(1)波长范围：波长比__________短，比________长。(2)所有______都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射____。(3)主要应用：烘干、__________、______、夜视仪等。3．可见光(1)波长范围：可见光的波长在________nm到________nm之间。(2)7种可见光波长从长到短的排序是：红光、______、______、______、______、______、紫光。(3)可见光的作用：引起人类的______。无线电波可见光物体强红外遥感测温760400橙光黄光绿光青光蓝光视觉\n4．紫外线(1)波长范围：紫外线的波长在5nm到________nm之间，不能引起人的视觉。(2)主要应用：①紫外线具有较高的能量，因此可以利用紫外线__________。②许多物质在紫外线的照射下会发出荧光，根据这一点可以设计__________。370灭菌消毒防伪措施\n5．X射线和γ射线(1)波长范围：波长比紫外线更短的电磁波就是X射线和γ射线了。(2)主要应用：①X射线：X射线能够穿透物质，可以用来检查______________，在工业上，利用X射线检查____________________等。②γ射线：具有很高的能量，穿透能力更强。主要应用有：医学上具有治疗______的作用，工业上具有探测____________________的作用。人体内部器官金属构件内部的缺陷癌症金属构件内部的缺陷\n思考辨析『判一判』(1)太阳辐射的电磁波中只有可见光。()(2)不同波段的无线电波其传播特点不一样。()(3)雷达在能见度低的黑夜将无法使用。()(4)红外线、X射线、β射线和γ射线都属于电磁波。()(5)人体每时每刻都在发射红外线。()(6)过强的紫外线会伤害眼睛和皮肤。()×√××√√\n『选一选』关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是()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．过强的紫外线照射能促进维生素D的合成从而有利于人体皮肤健康C．电磁波中频率最大的是γ射线，最容易用它来观察衍射现象D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光D\n解析：X射线有很高的穿透本领，常用于医学透视人体，但红外线穿透能力很弱，选项A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，选项B错误；电磁波中频率最大的是γ射线，波长最短，最不容易发生衍射现象，选项C错误。\n『想一想』为什么通信、广播用无线电波，而不用其他电磁波？解析：无线电波是电磁波谱中波长最长的电磁波，波长越长的电磁波衍射越强，可以绕过障碍物继续传播，故通信、广播用无线电波。\n课内互动探究\n探究在我们身边到处都有电磁波的影子，它的应用更是比比皆是。下面列出的设备中工作时所发出的波，哪些属于电磁波？(1)微波炉加热食物时发出的波。(2)电视发射塔发出的波。(3)互联网光缆中传播的波。(4)电视机遥控器发出的波。提示：均属于电磁波。电磁波谱情景导入\n1．电磁波谱无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来便构成了范围非常广阔的电磁波谱。如图所示是按波长由大到小(频率由小到大)顺序排列的电磁波谱。要点提炼\n2．共性(1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，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。\n3．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。\n(2020·浙江嘉兴模拟)我们的生活已经离不开电磁波，如：北斗定位系统使用频率为1500MHz(1MHz＝106Hz)左右的电磁波，手机工作时使用频率为800～1900MHz的电磁波，家用5GWi－Fi使用频率约为5725MHz的电磁波，地铁行李安检时使用频率为1018Hz的电磁波。关于这四种电磁波的说法正确的是()A．家用5GWi－Fi使用的电磁波的衍射现象最明显B．GPS定位系统使用的电磁波的能量最强C．地铁行李安检时使用的电磁波具有较强的穿透本领D．手机工作时使用的电磁波是纵波，不能产生偏振现象典例1典例剖析C\n思路引导：波长越长衍射现象越明显，频率越高能量越强，穿透本领越大；电磁波是横波。解析：家用5GWi－Fi使用的电磁波的频率较高，所以其波长较短，故其衍射现象不明显，故A错误；北斗定位系统使用的电磁波比家用5GWi－Fi使用的电磁波的频率要低，根据电磁波的频率越高，能量越大，可知北斗定位系统使用的电磁波的能量不是最强的，故B错误；地铁行李安检时使用频率为1018Hz的电磁波，频率非常高，这种电磁波具有较强的穿透本领，故C正确；手机工作时使用的电磁波均为横波，能产生偏振现象，故D错误。\n1．一种电磁波入射到半径为1mm的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱的哪个区域()A．可见光B．γ射线C．无线电波D．紫外线解析：一种波发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸跟其波长差不多或比其波长还要短，电磁波中的无线电波波长大于1mm，红外线波长小于1mm，可见光、紫外线、γ射线的波长更短，所以只有无线电波符合条件。对点训练C\n探究当测量体温的人数较多时，可采用“红外测温枪”测温，你知道“红外测温枪”为什么能测出不同人的温度吗？不同电磁波的应用与比较情景导入提示：不同体温的人辐射的红外线强度不同，体温越高红外线辐射强度越强，“红外测温枪”就是根据红外辐射强度的不同“感知”温度的。\n不同电磁波的应用和比较要点提炼种类波长范围特性应用产生机理无线电波大于1mm传播能力强通信、广播、导航、射电望远镜振荡电路中自由电子的周期性运动红外线大于760nm热作用强加热、红外遥感、测温、夜视仪、红外摄影原子的外层电子受激发可见光400～760nm感光性强照明、照相紫外线5～370nm杀菌作用、化学作用、荧光作用灭菌消毒、制成验钞机、促使人体合成维生素D\n种类波长范围特性应用产生机理X射线0.001～10nm较强的穿透能力透视人体检查器官、检查金属部件的质量原子的内层电子受激发γ射线小于0.001nm穿透能力最强医学上的γ刀技术，由于能穿透几厘米的铅板而用于探测金属内部的缺陷原子核受激发\n下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象。请将相应的字母填写在运用这些现象的医疗器械后面的空格上。(1)X光机___；(2)紫外线灯___；典例2典例剖析DC\n(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用___。A．光的全反射B．紫外线具有很强的荧光作用C．紫外线具有杀菌消毒作用D．X射线有很强的贯穿能力E．红外线具有显著的热作用F．红外线波长较长，易发生衍射E\n思路引导：电磁波在生产、生活和国防科技等方面应用广泛，联系实际的试题较多，要提高自己运用知识的能力。应该留心自然中、生活中、现代技术中应用了什么物理现象和规律，这是解决这种类型题目的关键。解析：(1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透能力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了X射线。(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用。(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快。\n2．验钞机发出的光能使钞票上的荧光物质发光，电视机、空调的遥控器发出的光能控制电视机、空调的工作状态。对于它们发出的光，以下判断正确的是()对点训练DA．它们发出的都是红外线B．它们发出的都是紫外线C．验钞机发出的是红外线，遥控器发出的是紫外线D．验钞机发出的是紫外线，遥控器发出的是红外线\n解析：紫外线有较强的荧光作用，能使荧光物质发出荧光，故验钞机发出的是紫外线；红外线波长较长，容易发生衍射，故能很方便地遥控家用电器。D正确。\n核心素养提升\n了解雷达1．雷达的工作原理利用电磁波遇到障碍物发生反射的特性。2．确定位置的方法已知无线电波的传播速度为c，测出从发射无线电波脉冲到接收到反射回来无线电波的时间t，就可由公式2s＝ct确定被测物体的距离，再根据无线电波的方向和仰角，便可以确定被测物体的位置了。\n3．构造及特点一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置(显示器)、电源、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成。①雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端；②雷达使用的无线电波是直线性好、反射性能强的微波波段；③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；④障碍物的距离等情况都由显示器直接显示出来。\n4．应用探测飞机、导弹等军事目标；可以用于导航；天文学上研究星体；在气象上可以用于探测台风、雷雨、乌云。\n如图所示是中国制造的具有“隐身能力”和强大攻击力的战斗机“歼20”，隐形飞机的原理是：在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击。根据你所学的物理知识，判断下列说法中正确的是()A．运用隐蔽色涂层，无论距你多近的距离，即使你拿望远镜也不能看到它B．使用吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现C．使用吸收雷达电磁波涂层后，传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流D．主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施，使其不易被对方发现和攻击B案例\n解析：雷达向外发射电磁波，当电磁波遇到飞机时就要发生反射，雷达通过接收反射回来的电磁波，就可以测定飞机的位置，所以要想降低飞机的可探测性，可以使用吸收雷达电磁波的材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现，选项B正确。\n课堂达标检测\n1．(2021·山东省潍坊七中高二下学期检测)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在1～10m范围内，则对该无线电波的判断正确的是()A．米波的频率比厘米波频率高B．和机械波一样须靠介质传播C．同光波一样会发生反射现象D．不可能产生干涉和衍射现象C\n解析：从名称上可判断，米波的波长大于厘米波的波长，由波长与频率、波速关系式λ＝c/f可知，米波的频率小于厘米波的频率，选项A错误；无线电波是电磁波，可以在真空中传播，选项B错误；无线电波同光波一样会发生反射现象，可以产生干涉和衍射现象，选项C正确，D错误。\n2．(2021·安徽省蚌埠市第五中学高二下学期检测)人们的现代生活越来越离不开电磁波，我国自主建立的北斗导航系统所使用的电磁波频率约为1561MHz；家用微波炉所使用的电磁波频率约为2450MHz；家用Wi－Fi所使用的电磁波频率约为5725MHz。关于电磁波，下列说法正确的是()A．一定不会产生偏振现象B．Wi－Fi信号与北斗导航信号叠加时，不能产生明显的干涉现象C．Wi－Fi信号比微波更容易发生衍射D．Wi－Fi信号从一个房间穿过墙壁进入另一个房间后，波长变短B\n解析：电磁波是横波，能产生偏振现象，选项A错误；因为Wi－Fi信号与北斗导航信号的频率不同，所以两波叠加时，不能产生明显的干涉现象，故选项B正确；Wi－Fi信号的频率大波长短，不容易发生衍射现象，选项C错误；Wi－Fi信号在两个房间内的波长相同，选项D错误。\n3．(多选)(2020·福建省厦门市高三下学期3月线上质检1)在抗击新冠肺炎疫情的战斗中，中国移动携手“学习强国”推出了武汉实景24小时直播，通过5G超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共启武汉“复苏”。5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一为具有超高速的数据传输速率。5G信号一般采用3.3×109～6×109Hz频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109～2.64×109Hz，则()A．5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快B．5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站C．空间中的5G信号和4G信号不会产生干涉现象D．5G信号是横波，4G信号是纵波BC\n解析：任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，故A错误；5G信号的频率更高，波长更短，故相比4G信号不易发生衍射现象，则5G通信需要搭建更密集的基站，故B正确；5G信号和4G信号的频率不同，则它们相遇不能产生稳定的干涉现象，故C正确；电磁波均为横波，故5G信号和4G信号都是横波，故D错误。\n4．(2021·郑州市第106中学高二检测)下列关于不同波段的电磁波的说法正确的是()A．X射线有很强的荧光作用，所以可以用来消毒B．微波炉利用微波是因为微波的穿透能力强，甚至能穿透金属C．雷达导航用的微波的波长比X射线波长要长D．红外遥感用的是无线电波解析：X射线有很强的穿透能力，紫外线具有杀菌消毒作用，A错；微波炉的工作原理是食物在微波场中吸收微波能量而使自身加热，B错；雷达导航用的微波的波长比X射线波长要长，C对；红外遥感用的是红外线，D错。C