高中物理选修2步步高同步讲义 第四章 4 电磁波谱

4电磁波谱第四章电磁振荡与电磁波【学习目标】1.知道什么是电磁波谱，知道电磁波谱中各种电磁波的排列

顺序.2.了解不同波长电磁波的特征及主要用途.【内容索引】梳理教材夯实基础探究重点提升素养随堂演练逐点落实课时对点练SHULIJIAOCAI

HANGSHIJICHU梳理教材夯实基础1一、电磁波谱1.电磁波谱：按电磁波的波长大小或频率高低的顺序排列成的谱，叫作电磁波谱.2.按照波长从长到短依次排列为无线电波、

、可见光、

、

、γ射线.不同的电磁波由于具有不同的

，具有不同的特性.二、电磁波的特性及应用1.无线电波：把波长大于1mm(频率低于300GHz)的电磁波称作无线电波，主要用于

、广播及其他信号传输.雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生

，以此来测定物体位置的无线电设备，其利用的是波长

的微波.红外线紫外线波长(频率)通信反射较短X射线2.红外线(1)红外线是一种光波，波长比无线电波

，比可见光

.(2)所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射

.(3)红外线的应用主要有

和红外体温计.3.可见光可见光的波长在400～760nm之间.4.紫外线(1)波长范围在

之间，不能引起人的视觉.(2)具有

的能量，应用于灭菌消毒，具有较强的

效应，用来激发荧光物质发光.短长强红外遥感技术5～370nm较高荧光5.X射线和γ射线(1)X射线波长比紫外线

，有很强的

本领，用来检查金属构件内部有无裂纹或气孔，医学上用于检查人体的内部器官.(2)γ射线波长比X射线更短，具有

的能量，穿透力更强，医学上用来治疗某些癌症，工业上也可用于探测金属构件内部是否有缺陷.短穿透很高判断下列说法的正误.(1)各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线.(

)(2)红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用.(

)(3)低温物体不能辐射红外线.(

)(4)紫外线在真空中的传播速度大于可见光在真空中的传播速度.(

)(5)可利用红外线的荧光效应辨别人民币的真伪.(

)(6)X射线的穿透本领比γ射线更强.(

)即学即用√×××××返回TANJIUZHONGDIAN

TISHENGSUYANG探究重点提升素养2一、电磁波谱1.电磁波谱及介绍无线电波、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1所示是按波长由长到短(频率由低到高)的顺序排列的.图12.各种电磁波的共性(1)在本质上都是电磁波，遵循相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义.(2)都遵循公式v＝λf，在真空中的传播速度都是c＝3×108m/s.(3)传播都不需要介质.(4)都具有反射、折射、衍射和干涉的特性.例1

(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是A.波长不同的电磁波在本质上完全相同B.电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象C.电磁波谱的频带很宽D.电磁波的波长很短，所以电磁波的频带很窄解析电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的，只是波长或频率不同而已.其中波长最长的波跟波长最短的波之间的频率相差1020倍，因此电磁波谱的频带很宽.√√针对训练1各种不同频率范围的电磁波按频率由高到低的排列顺序是A.γ射线、紫外线、可见光、红外线B.γ射线、红外线、紫外线、可见光C.紫外线、可见光、红外线、γ射线D.红外线、可见光、紫外线、γ射线解析在电磁波谱中，各电磁波按照频率从低到高的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，所以选项A正确.√导学探究二、电磁波的特性及应用电磁波在我们日常生活中应用相当广泛，请你列举出下列电磁波的应用实例：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线.答案无线电波：收音机；红外线：红外线理疗仪；可见光：人看到的五彩缤纷的世界；紫外线：紫外线消毒灯；X射线：X光透视机；γ射线：γ射线探伤.知识深化不同电磁波的特性及应用电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线X射线γ射线频率由左向右，频率变化为由低到高真空中的波长由左向右，波长变化为由长到短特性波动性强热效应强感光性强化学作用、荧光效应强穿透力强穿透力最强用途通信、广播、天体物理研究遥控、遥测、加热、红外摄像、红外制导照明、照相等杀菌、防伪、治疗皮肤病等检查、探测、透视探测、治疗例2

雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间是1μs，两次发射的时间间隔为100μs，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图2所示，已知图中ab＝bc，障碍物与雷达之间的距离是多大？图2答案7.5×103m解析题图中a和c处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的，b处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来的无线电波时出现的，由ab＝bc可知，无线电波由发射到返回所用时间为50μs.针对训练2

(多选)目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz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0.3m至1.5m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√√√电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的，B错误；由雷达的工作原理可知C正确；波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能越强，D正确.例3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.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射线有很强的贯穿力E.红外线具有显著的热效应

F.红外线波长较长，易发生衍射(1)X光机，________.解析X光机是用来透视人体内部器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了X射线，故选择D.DA.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射线有很强的贯穿力E.红外线具有显著的热效应

F.红外线波长较长，易发生衍射(2)紫外线灯，________.解析紫外线灯主要是用来杀菌消毒的，因此它应用的是紫外线的杀菌消毒作用而非荧光作用，故选择C.CA.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射线有很强的贯穿力E.红外线具有显著的热效应

F.红外线波长较长，易发生衍射(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_____.解析“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，故选择E.E针对训练3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，常用于医学上检查人体的内部

器官B.过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康C.电磁波频率最大的是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√解析X射线有很强的穿透本领，常用于医学上检查人体的内部器官，红外线没有，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波中频率最大的是γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，C错误；紫外线和X射线都具有明显的化学反应，可以使感光底片感光，D正确.返回SUITANGYANLIAN

ZHUDIANLUOSHI随堂演练逐点落实31.(电磁波谱)下列各组电磁波，按衍射能力由强到弱的正确排列是A.γ射线、红外线、紫外线、可见光B.红外线、可见光、紫外线、γ射线C.可见光、红外线、紫外线、γ射线D.紫外线、可见光、红外线、γ射线√123452.(电磁波的特性及应用)电磁波在生活中有着广泛的应用.不同波长的电磁波具有不同的特性，因此也有不同的应用.下列器材与其所应用的电磁波对应关系不正确的是A.雷达——无线电波 B.手机——X射线C.紫外消毒柜——紫外线 D.遥控器——红外线√解析雷达是利用了无线电波中的微波来测定位置的，故A正确；手机采用的是无线电波，X射线对人体有很大的辐射，不能用于通信，故B错误；紫外线具有很强的消毒作用，故C正确；红外线可以用于遥控器，故D正确.123453.(电磁波的特性及应用)(2020·石家庄市高二上期末)“风云”二号卫星发送回地面的红外云图是由卫星上设置的可以接收云层辐射的红外线的感应器完成的，云图上的黑白程度是由辐射红外线的云层的温度高低决定的，这是利用了红外线的A.穿透性 B.热效应C.可见性 D.化学效应解析红外线是不可见光，人眼无法觉察到，所以C错误.红外线的波长长，频率低，穿透能力较弱，A错误.红外线的主要作用是热效应，物体温度越高，向外辐射的红外线越强，正是利用这一性质得到红外云图的，故B正确，D错误.√123454.(电磁波的特性及应用)(2021·南通中学期末考试)下列说法正确的是A.交警通过发射超声波测量车速可以利用波的多普勒效应B.紫外线的穿透本领较强，医疗方面可以杀菌消毒还可以透视C.医生用超声波检查胆结石，是因为超声波波长较长，遇到结石更容易

发生衍射D.第四代移动通信系统(4G)采用1880～2690MHz间的四个频段，该电

磁波信号的磁感应强度随时间是均匀变化的1234√5解析交警通过发射超声波测量车速可以利用波的多普勒效应，A正确；紫外线可以杀菌消毒，但不能透视，B错误；医生用超声波检查胆结石，是因为超声波波长较短，遇到结石不容易发生衍射，C错误；第四代移动通信系统(4G)采用1880～2690MHz间的四个频段，该电磁波信号的磁感应强度随时间是周期性变化的，D错误.123455.(电磁波的特性及应用)当前，新型冠状病毒在威胁着全世界人民的生命健康，红外测温枪在疫情防控过程中发挥了重要作用.红外测温枪与传统的热传导测温仪器相比，具有响应时间短、测温效率高、操作方便防交叉感染(不用接触被测物体)的特点.下列关于红外测温枪的说法中正确的是A.红外测温枪工作原理和水银体温计测量原理一样都是利用热胀冷缩原理B.红外测温枪能接收到的是身体的热量，通过热传导到达红外测温枪进

而显示出体温C.红外测温枪利用一切物体都在不停地发射红外线，而且发射红外线强

度与温度有关，温度越高发射红外线强度就越大D.红外线也属于电磁波，其波长小于紫外线的波长1234√5解析红外就是红外线，自然界所有的物体，无时无刻不在向外发出辐射能量，这些能量以电磁波的形式存在.红外测温枪接收到人体辐射出的红外线，通过波长、强度与温度的关系，就可以得到人体的温度，而水银体温计是利用热胀冷缩的原理工作的，A、B错误，C正确；红外线波长范围0.8～1000μm，紫外线的波长范围在5～370nm，红外线波长大于紫外线波长，D错误.1234返回5KESHIDUIDIANLIAN课时对点练4考点一电磁波谱1.在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)三个波段的频率高低关系是A.红外线的频率最高，可见光的频率最低B.伦琴射线的频率最高，红外线的频率最低C.可见光的频率最高，红外线的频率最低D.伦琴射线的频率最高，可见光的频率最低基础对点练√解析在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)按照频率从高到低的排列顺序是：伦琴射线(X射线)、可见光、红外线，故B正确.1234567891011122.(多选)我国“可见光通信系统关键技术研究”获得重大突破——可见光通信的实时通信速率已经提高至50Gbps，相当于0.2s即可下载一部高清电影.关于可见光，下列说法正确的是A.可见光中的红光比紫光的频率低B.可见光不属于电磁波C.可见光波长越长，越容易发生明显衍射D.可见光从空气进入水中后，其频率不变，但是波长变短√123456789101112√√解析根据可见光的频率排列顺序可知，可见光中的红光比紫光的频率低，选项A正确；可见光属于电磁波，能在真空中传播，选项B错误；可见光波长越长，越容易发生明显衍射，选项C正确；123456789101112考点二电磁波的特性及应用3.(2020·浙江7月选考)在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图1所示.下列说法正确的是A.当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线B.当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线C.红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的D.红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的√123456789101112图1解析所有物体都会辐射出红外线，故A、B错误；红外体温计是依据人体发射红外线来测体温的，且人体温度越高，辐射的红外线强度越大，故C错误，D正确.1234567891011124.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A.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√解析紫外线有较强的荧光作用，能使荧光物质发光，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，选项D正确，A、B、C错误.1234567891011125.下列关于紫外线的说法中正确的是A.照射紫外线可增进人体对钙的吸收，因此人们应尽可能多地接受紫外

线的照射B.紫外线是一种可见光C.紫外线有很强的荧光效应，可用于防伪D.紫外线有杀菌消毒的作用，是因为其有热效应123456789101112√123456789101112解析适量照射紫外线，可促进人体对钙的吸收，过度的照射会对皮肤产生伤害，故A错误；紫外线是不可见光，故B错误；可以利用紫外线的荧光效应来做防伪标识，故C正确；紫外线化学效应强，所以能杀菌，故D错误.6.电磁波按波长大小的顺序把它们排列成谱，如图2所示，由电磁波谱可知A.微波是不可见光B.红外线可以灭菌消毒C.紫外线的波长比红外线长D.X射线能在磁场中偏转，穿透力较强，可用来进行人体透视图2√123456789101112123456789101112解析微波是不可见光，选项A正确；红外线有热效应，紫外线可以灭菌消毒，选项B错误；紫外线的波长比红外线短，选项C错误；X射线是电磁波，不带电，在磁场中不偏转，选项D错误.7.下列说法中正确的是A.各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线B.红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用C.X射线的穿透本领比γ射线更强D.低温物体不能辐射红外线√123456789101112解析干涉和衍射现象是光的波动性的体现，波长越长，越容易表现出来，而γ射线波长最短，故A错误；频率越高，穿透本领越强，X射线的频率比γ射线低，故C错误；一切物体都能辐射红外线，故D错误.8.(多选)许多光学现象在科学技术上得到了应用，下列对一些应用的解释，正确的是A.紫外验钞机是利用紫外线的化学作用B.X光透视利用的是光的衍射现象C.工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力D.红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点√123456789101112√123456789101112解析紫外验钞机是利用紫外线照射印刷在钞票上的荧光文字，发出可见光，使这些文字能被肉眼看到，利用了紫外线的荧光效应，A项错误.X射线具有较强的穿透能力，在医学上用它来透视人体，检查病变和骨折情况，B项错误.γ射线具有极强的穿透能力，工业上的金属探伤就是利用这个原理，C项正确.一切物体都在不停地辐射红外线，红外遥感技术就是利用这个原理，D项正确.9.太阳光通过三棱镜时，在竖直放置的屏幕上形成如图3所示的光带NP(忽略三棱镜对各色光的吸收).若将灵敏温度计的测温端放在屏幕上的MN、NP、PQ区域时，在哪个区域上升的示数最大A.MN

B.NPC.PQ

D.无法确定图3123456789101112√能力综合练解析由光的色散可知P、N分别是红光和紫光，所以PQ区域是红外线，红外线有热效应，则该区域温度最高，C正确.12345678910111210.(多选)(2020·江苏鼓楼高二期末)第5代移动通信技术(简称5G)，是新一代蜂窝移动通信技术，数据传输速率比4GLTE蜂窝网络快100倍.下表为5G使用的无线电波的频率范围.已知光在真空中的传播速度c＝3×108m/s,1MHz＝1×106Hz，123456789101112频率范围名称对应的频率范围FR1450MHz～6000MHzFR224250MHz～52600MHz下列说法正确的有A