2019-2020学年高中物理 第四章 电磁波与电信息技术 2 电磁波谱 3 电信息技术及其应用学案 教科版选修1-1

2电磁波谱 3电信息技术及其应用1.知道波长、频率和波速的关系2.了解电磁波谱是由无线电波、微波、红外辐射、可见光、紫外辐射、x射线、射线组成的，能够知道它们各自的特点及主要应用3.了解电信息技术传输信息的一般过程及应用 学生用书p40一、电磁波谱1按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱2按波长由大到小的顺序，它们分别是：无线电波、微波、红外辐射、可见光、紫外辐射、x射线和射线电磁波的频率越高，它的波长就越短3波速、波长、频率之间的关系：cf二、电磁波的不同波段及其用途电磁波谱无线电波微波红外辐射可见光紫外辐射x射线射线特性波动性强传输量大、抗干扰热效应引起视觉化学作用、荧光效应、杀菌贯穿作用强贯穿本领最强应用无线电技术雷达、微波炉加热、遥感照明、摄影感光技术、医用消毒检查探测，医用透视工业探伤、医用治疗三、电信息技术1定义：指的是通过电来传输信息的技术2传输信息的一般过程 噪声3根据信道的不同，电信号的传输可以分为有线通信和无线通信四、电信息的应用1电话(1)组成：由发话器和收话器构成(2)分类：固定电话和移动电话2电视(1)定义：是把图像与声音同时从发射端传到接收端的一种技术(2)无线电视的流程：如图所示3雷达雷达是利用电磁波进行测距、定位的仪器雷达的工作原理：雷达是利用电磁波遇到障碍物会发生反射的特性工作的雷达有广泛的实际应用对电磁波谱的理解学生用书p41如图所示是按波长由长到短(频率由小到大)顺序排列的电磁波谱在电磁波谱中，可见光只是其中很窄的一个波段由于它们都是本质上相同的电磁波，所以它们的行为都服从共同的规律，但另一方面，由于它们的频率不同而又表现出不同的特性例如，波长较长的无线电波，很容易表现出干涉、衍射现象，但对波长较短的可见光、紫外辐射、x射线、射线，要观察到它们的干涉、衍射现象就越来越困难了观察图，回答下列问题(1)波长最长的、最短的电磁波各是什么？(2)按照波长由大到小的顺序排列，电磁波可以划分为哪几种？按照频率由大到小的顺序又是怎样呢？(3)无线电波按照波长由小到大的顺序又可以划分为哪几种？(4)试举例说明各种电磁波应用的代表性仪器或者符号标志解析(1)由电磁波谱可知波长最长的是无线电波，波长最短的是射线(2)按照波长由大到小可以划分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、射线按照频率由大到小的顺序是射线、x射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波(3)可分为短波、中短波、中波和长波(4)长波、中波、短波应用的代表性仪器有收音机、广播电台等；微波的有电视、微波炉等；红外线的有红外线遥感、红外线烤箱等；可见光只占电磁波谱中很小的一部分；紫外线的有紫外线消毒柜、黑光灯等；x射线的有“ct”机、x射线透视器等；射线的有放射性标志和射线探伤等答案见解析1.以下关于电磁波谱的理解正确的是( )a红外线的波长比紫外线的波长短b可见光不属于电磁波c无线电波的波长比射线波长要长d无线电波的波长大于1 mm解析：选cd.按照波长由小到大的顺序排列，电磁波可划分为射线、x射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波，而波长大于1 mm的电磁波属于无线电波所以c、d正确描述电磁波的物理量及其关系学生用书p421波长：电磁波在一个周期内传播的距离等于一个波长2频率f：单位时间内完成全振动的次数叫做频率3波速：电磁波在真空中的传播速度等于光速，c3108 m/s.4波长、波速和频率间的关系公式：vf，t.在真空中传播的波长为15 m的电磁波，进入某一介质中传播时，若传播速度为2108 m/s，则该电磁波在介质中的波长是多少？解析由cf知：1，2又因为电磁波频率不变，即f1f2所以故2115 m10 m.答案10 m2.关于波长为0.6 m的红光，下列说法中正确的是( )a其在真空中传播速度为3.0108 m/sb其频率是51014 hzc传播10 m的距离需要的时间是1.0105 sd在10 m的距离中约有1.7107个波长答案：abd电磁波在实际中的应用学生用书p42熟悉无线电波(超长波、长波、中波、短波、超短波)、微波、红外线、紫外线、x射线、射线的作用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种现象的医疗器械后面的空格上(1)x光机_；(2)紫外线灯_；(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dx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，血液循环加快答案(1)d(2)c(3)e3.下列说法中符合实际的是( )a医院里常用x射线对病房和手术室消毒b医院里常用紫外线对病房和手术室消毒c在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力d在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力解析：选bd.紫外线具有杀菌、消毒的作用，x射线穿透能力较强，因此医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，用x射线透视人体；人造地球卫星对地球进行拍摄是利用射线容易透过云雾烟尘，因而用波长较长的红外线，所以答案为b、d.随堂检测学生用书p431在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(x射线)三个波段的频率大小关系是( )a红外线的频率最大，可见光的频率最小b伦琴射线的频率最大，红外线的频率最小c可见光的频率最大，红外线的频率最小d伦琴射线的频率最大，可见光的频率最小解析：选b.根据电磁波谱按照波长由长到短顺序分别为红外线，可见光，伦琴射线由vf可知波长与频率成反比，即伦琴射线频率最大，红外线频率最小2关于红外线的以下说法中正确的是( )a不同的物体辐射红外线的波长和强度不同，可以在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射b不能利用红外线对物体进行烘干c利用红外线波长较长，容易发生衍射的特点进行远距离摄影和高空摄影d利用不同物体辐射红外线的波长和强度的不同可以对物体进行远距离探测解析：选acd.由于红外线是一种光波，一切物体都在不停地对外辐射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射性强一些由于红外线的热效应，可用来烘干，又由于坦克、舰艇、人体等一切物体都在不停地发射红外线，并且不同的物体所辐射的红外线，其波长和强度不同，故在夜间或浓雾天气可通过红外线探测器来接收信号，并用电子仪器对接收到的信号进行处理，或用对红外线敏感的照相底片进行远距离摄影和高空摄影，就可察知物体的形状和特征所以选项中的a、c、d正确3下列说法正确的是( )a摄像机实际上是一种将光信号转变为电信号的装置b电视机实际上是一种可以将电信号转变为光信号的装置c摄像机在1 s内要传送25张画面d电视机接收的画面是连续的解析：选abc.通过摄像机得到景物的光信号，再通过扫描转化为电信号，在1 s内要传送25张画面；电视机通过显像管将接收到的电信号再转化为光信号，最后还原为图像和景物，每秒要接收到25张画面，由于视觉暂留，我们看到的便是活动的图像4雷达是用来对目标进行定位的现代化定位系统海豚具有完善的声呐系统，它能在黑暗中准确而快速地捕捉食物，避开敌害，远远优于现代化的无线电系统(1)海豚的定位是利用了自身发射的_a电磁波b红外线c次声波 d超声波(2)雷达的定位是利用自身发射的_a电磁波 b红外线c次声波 d光线解析：(1)海豚能发射超声波，它是一种频率高于2104 hz的声波，它的波长非常短，因而能定向发射，而且在水中传播时因能量损失小，要比无线电波和光波传得远海豚就是靠自身发出的超声波的回声来在混浊的水里准确确定远处的小鱼位置而猛冲过去吞食，选d.(2)雷达是一个电磁波的发射和接收系统因而是靠发射电磁波来定位的，选a.答案：(1)d(2)a5某收音机接收电磁波的波长范围在577 m到182 m之间，该收音机lc回路的可变电容器的动片全部旋出时，回路总电容为39 pf.求：该收音机接收到的电磁波的频率范围解析：根据cf得f1hz5.20105 hzf2hz1.65106 hz所以所求的频率范围为5.201051.65106 hz.答案：5.201051.65106 hz课时作业学生用书p92(单独成册)一、选择题1下列各种电磁波的波长范围由短到长排列的是( )a微波、红外线、紫外线b射线、x射线、紫外线c紫外线、红外线、无线电波d紫外线、x射线、射线解析：选bc.电磁波谱按波长由短到长的排列顺序为：射线、x射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波2我国进行第三次大熊猫普查时，首次使用了全球卫星定位系统和rs卫星红外遥感技术，详细调查了珍稀动物大熊猫的种群、数量、栖息地周边情况等，红外遥感利用了红外线的( )a热效应 b相干性c反射性能好 d波长较长，易衍射解析：选d.红外线的波长较长，衍射现象明显容易穿透云雾、烟尘，因此被广泛应用于红外遥感和红外高空摄影，故d对3关于射线，以下说法中正确的是( )a比伦琴射线频率更高，穿透能力更强b用来检测金属材料内部伤痕、裂缝、气孔等c利用射线穿透力强制成金属测厚计来检测金属板的厚度d“刀”是利用了射线的强穿透能力解析：选abc.由于射线是一种比x射线波长更短的电磁波，射线的能量极高，穿透能力比x射线更强，也可用于金属探伤等，所以选项a、b、c正确4关于电磁波的特性，下列说法正确的是( )a红外线遥感是利用了红外线波长较长的特点b一切物体都在不停地辐射红外线，温度越高，辐射越强c验钞机检验钞票真伪体现了紫外线的荧光作用dx射线可深入人的骨骼，杀死病变细胞解析：选abc.在人体内杀死病变细胞是利用了射线能破坏生命物质的特性5关于电磁波的发射，下列说法中正确的是()a各种频率的电磁振荡都能辐射电磁波，只是辐射的能量所占振荡总能量的比例不同罢了，振荡周期越大，越容易辐射电磁波b为了有效向外辐射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率c为了有效向外辐射电磁波，振荡电路不需采用开放电路，但要提高振荡频率d提高振荡频率和电路开放是发射电磁波的必要手段，振荡电路开放的同时，其振荡频率也随之提高解析：选b.电磁波的发射应该采用开放电路，同时频率越高，发射范围越大6目前雷达发射的电磁波频率多在200 mhz至1 000 mhz的范围内下列关于雷达和电磁波的说法正确的是( )a真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m之间b电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的c测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离d波长越短的电磁波，反射性能越强解析：选acd.由vf，电磁波的产生，雷达的工作原理和电磁波的反射特点可求得7近年来，无线光通信技术(不需光纤，利用红外线在空间的定向传播来传递信息的通信手段)在局域网、移动通信等多方面显示出巨大的应用前景关于红外线和光通信，以下说法中正确的是( )光通信就是将文字、数据、图像等信息转换成光信号从一地传向另一地的过程光纤通信中的光信号在光导纤维中传输，无线光通信的光信号在空气中传输红外线的频率比可见光的频率高红外光子的能量比可见光子的能量大a bc d解析：选a.无线光通信技术是光信号在空气中直接传输各种信息光导纤维通信中的光信号是在光导纤维中传输不论哪种方式，传输的都是文字、数据、图像等信息由电磁波谱可知红外线的频率比可见光的频率低，故红外线的波长比可见光更长8红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况地球大气中的水汽(h2o)、二氧化碳(co2)能强烈吸收某些波长范围的红外辐射，即地面物体发出的某些波长的电磁波，只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收如图所示为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况由图可知，在该波段红外遥感大致能够接收到的波长范围为()a2.5 m3.5 m b4 m4.5 mc5 m7 m d8 m 13 m解析：选d.由题图可知，水对红外辐射吸收率最低的波长范围是8 m13 m；二氧化碳对红外辐射吸收率最低的波长范围是5 m13 m.综上可知选d.二、非选择题9为了直播火箭发射的实况，在发射场建立了发射台用于发射广播与电视信号，已知传播无线电广播所用的电磁波的波长为550 m，而