資源簡介

(共42張PPT)
第四章 電磁振蕩與電磁波
4.2電磁波的發射、傳播和接收4.3電磁波譜
教學目標
CONTENT
01
02
03
通過觀察總結了解無線電波的基本應用，了解現代技術的應用方法，學會基本原理
了解調諧、檢波及無線電波接收的基本原理
了解無線電波的發射過程和調制的簡單概念
了解電磁波的特點及在現代社會中的應用
04
新課引入
人們用手機通話、看視頻，通過電視欣賞豐富多彩的電視節目……
這些都離不開電磁波。那么，電磁波是怎樣發射的，又是怎樣傳播和接收的呢？
實驗與探究：
電磁波的發射
根據上述實驗現象，你認為影響電磁波發射的因素可能有哪些？
頻率、電路是否開放等因素
電磁波的發射
一
知能提升
1. 有效地發射電磁波的振蕩電路的特點
（1）有足夠高的振蕩頻率
頻率越高，發射電磁波的本領就越大
高頻振蕩器
（2）開放電路
由閉合電路變成開放電路
實際應用中的開放電路，線圈的一端用導線與大地相連，這條導線叫作地線；線圈的另一端與高高地架在空中的天線相連。
拉桿天線
引向天線
拋物面天線
2. 調制
用來攜帶信號的高頻電磁波叫作載波。
在電磁波發射技術中，使載波隨各種信號而改變的技術叫作調制。
使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變，這種調制叫作調幅（AM）。
使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變，這種調制叫作調頻（FM）。
中國國際廣播電臺 EasyFM 91.5MHz
2. 調制
FM99.6：中央人民廣播電臺 中國高速公路交通廣播
AM747：中央人民廣播電臺 娛樂廣播
FM106.1：中央人民廣播電臺 中國之聲
無線電波的波段劃分
1.地波:沿地球表面空間傳播的無線電波。無線電技術中，通常采用地波的形式傳播長波、中波和中短波。
電磁波的傳播
二
知能提升
2.天波:靠大氣層中電離層的反射傳播的無線電波。短波最適合采用天波傳播。
3.空間波:像光束那樣沿直線傳播的無線電波。這種方式適用于超短波和微波通信。
實驗與探究：
電磁波的接收
（1）按圖安裝及擺放儀器；
（2）給a圖裝置中的萊頓瓶充電，使兩金屬球開始放電；
（3）移動b圖中裝置矩形線框中帶氖管的金屬滑桿，你會發現什么？
當b圖中框架的面積與a圖差不多時，氖管會發光
電磁波的接收
三
知能提升
電磁波在傳播時如果遇到導體，會使導體中產生感應電流。
1. 接收天線
天線是發射與接收無線電波的必要設備
當接收電路的振蕩頻率等于某種電磁波的頻率時，就將這種電磁波接收下來。
L
C
2. 調諧
使我們所需的電磁波在接收天線中激起的感應電流最強。
當接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產生的振蕩電流最強，這種現象叫作電諧振。
使接收電路產生電諧振的過程叫作調諧（tuning）。
調節可調電容器的電容改變電路的固有頻率，使它跟要接收的電磁波的頻率相同，這個電磁波在調諧電路中激起較強的感應電流，于是就選出了這個電臺。
1. 解調
把聲音或圖像信號從高頻電流中還原出來。這個過程是調制的逆過程，所以叫作解調（demodulation）。
2. 放大輸出
無線電波發射和接收流程圖
解調器
拓展一步：
檢波（解調）
太空中的太陽動力學觀測臺 (SDO) 可以拍攝到紫外線波段的太陽圖像。通過這些圖像可以觀察到被可見光模糊或者遮擋的日冕等太陽活動。對比波長為211nm的紫外線和可見光的圖像可以看出，它與我們常見的太陽大不相同。除了可見光和紫外線，你還知道太陽能發出哪些波段的電磁波嗎？
電磁波譜
電磁波是一個“巨大王國”——赫茲
電磁波包括無線電波、紅外線、可見光、紫外線、 X 射線、γ 射線等。不同電磁波具有不同的波長（頻率），具有不同的特性。
認識電磁波譜
四
電磁波譜就是按電磁波的波長大小或頻率高低的順序把它們排列成的譜。
知能提升
1.定義：技術上把波長大于1 mm（頻率低于300 GHz）的電磁波稱作無線電波，并按波長（頻率）劃分為若干波段。
不同波段電磁波的應用
五
（一）無線電波的應用
2.無線電波廣泛用于通信、廣播及其他信號傳輸。
雷達是利用無線電波測定物體位置的設備；
（1）雷達
波長短的微波，衍射現象不明顯，傳播方向性好，遇到障礙物要反射，所以雷達利用微波進行定位。
2.無線電波廣泛用于通信、廣播及其他信號傳輸。
（2）移動電話
每一部移動電話都是一個無線電臺，它將用戶的信息轉變為高頻信號發射到空中，同時它又捕捉空中的電磁波，使用戶接收到對方送來的信息。
2.無線電波廣泛用于通信、廣播及其他信號傳輸。
（3）射電望遠鏡
天文學家用射電望遠鏡接收天體輻射的無線電波，進行天體物理研究。
1、紅外線：是一種波長比紅光的波長還長的不可見光。其波長范
圍很寬，約760nm ~ 1×106nm。
①由英國物理學家赫謝爾于1800年首先發現紅外線，一切物體都在不停地輻射紅外線，物體溫度越高，輻射紅外線的本領越強。
②特點：紅外線具有顯著熱作用。
（二）紅外線紫外線的應用
紅外線夜視儀
紅外線遙感
紅外線加熱
2、紅外線的應用
非接觸紅外測溫
3、紫外線：一種波長比紫光還短的不可見光；其波長范圍約
10nm ~ 400nm。
①德國物理學家里特于1801年首先發現的，
一切高溫物體發出的光中，都有紫外線。
②作用：熒光、化學作用、殺菌消毒。
4.應用：
紫外殺菌燈
紫外線驗鈔
紫外光刻機
適量紫外線照射，能促進鈣的吸收，過量會傷害眼睛皮膚。
1、 X射線（倫琴射線）：一種波長比紫外線更短的不可見光。
X射線波長：10-12m ~ 10-8m。
①特點：有較強的穿透能力。
②德國物理學家W.K.倫琴于1895年發現。
（三）X射線和γ射線的應用
③應用：醫學檢查、安全檢查
檢查金屬零件內部缺陷
醫學檢查
機場、車站用于安全檢查.
2、γ射線：波長最短的電磁波。
波長小于10-10m。
①特點：具有很高的能量；更強的穿透能力。
②醫學治療γ刀、金屬探傷。
能摧毀病變的細胞，治療某些癌癥
探測金屬部件內部的缺陷
電磁波
雖無法觸摸，但你就在耳畔，不離不棄，相依相伴
溫柔如你，越過大海高山，到達每個角落，傳遞思念和愛戀
溫暖如你，即便茫茫雪原，即便漆黑夜晚，讓我可以看見
魅力如你，就這樣色彩斑斕，照亮姹紫嫣紅世界，讓我忘返流連
清澈如你，讓熒光彌漫，讓細菌躲閃，讓身體康健
詭秘如你，擁有透視之眼，穿過肌膚，把骨骼看穿
堅強如你，來自核心的顫栗，直擊靈魂深處，生命沒有終點
你胸懷廣闊，你大愛無邊，卻有人怕你，總想用網阻攔
只因你磅礴的力量，不隨歲月變遷
在愛恨交織中，不離不棄，相依相伴
典例精析
例1 某同學自己繞制天線線圈，制作一個最簡單的收音機，用來收聽中波的無線電廣播。他發現有一個頻率最高的中波電臺收不到，但可以接收其他中波電臺。為了收到這個電臺，他應該增加還是減少線圈的匝數？說明理由。
解析:頻率較高的電臺接收不到，是因為收音機調諧電路的固有頻率達不到接收信號的頻率，不能產生電諧振，這就需要增加電路的固有頻率。由 .可知，要增加 f 則應減小L,故應減少線圈匝數。
例2：下面關于紅外線說法中正確的是(　　)
A.紅外烤箱中的紅光就是紅外線
B.紅外線比可見光更容易發生衍射
C.高溫物體輻射紅外線，低溫物體不輻射紅外線
D.紅外線比可見光更容易引起固體物質分子共振
BD
紅外線肉眼看不見
紅外線波長大于可見光,容易衍射
一切物體
紅外線的熱效應
課堂小結
一、電磁波的發射
1．載波：攜帶聲音、圖像等信息的高頻交變電流， 叫做載波。
2．調制：把信息加到載波上，使載波隨信號而改變的技術叫調制。
三、電磁波的接收：調諧：從電磁波中選出所要的信號的技術叫做調諧。
二、電磁波的傳播
1．地波；2．天波；3.空間波
四、認識電磁波譜：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線
五、不同波段電磁波譜的應用
跟蹤練習
1、要有效地發送低頻電信號，必須把低頻電信號附加在高頻載波上，這個過程在電磁波的發射過程中叫做（　　）
A、調諧　　　B、解調 C、調制　　　D、檢波
C
解析:電信號加在載波上，稱為調制，C正確，調諧、解調和檢波是在電磁波接收過程中發生的。
2、關于電磁波的發射和接收，下列說法中正確的是 ( )
A、為了使振蕩電路有效地向空間輻射能量，電路必須是閉合的
B、音頻電流的頻率比較低，不能直接用來發射電磁波
C、當接收電路的固有頻率與收到的電磁波的頻率相同時，接收電路產生的振蕩電流最強
D、要使電視機的屏幕上有圖像，必須要有檢波過程
BCD
解析:振蕩電路有效地向空間輻射能量，電路必須開放，A錯誤；頻率高，才能發射電磁波，B正確；接收電路的固有頻率與電磁波頻率相同時，產生電諧振，C正確；要使電視機屏幕有圖像，必須解調，也稱檢波，D正確。
3、一個同學發出聲音的頻率約為1.0kHz，這樣的聲音通過中央人民廣播電臺第二套節目720 kHz向外廣播時，發出的無線電波的波長是多少？
解析：因為
4、下列各組電磁波，按波長由長到短排列正確的是（ ）
A.紫外線、可見光、紅外線、 γ射線
B.可見光、紅外線、紫外線、 γ射線
C. γ射線、紅外線、紫外線、可見光
D.紅外線、可見光、紫外線、 γ射線
D
解析：電磁波譜波長從長到短的順序依次是：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線，所以答案選D。
5、被譽為“神刀”的γ 刀在治療腦腫瘤的時候不需要對患者實施麻醉，手術時間短。用γ 刀治療腦腫瘤主要是利用了( )
A. γ射線具有很強的穿透能力
B. γ射線很強的電離能力
C. γ射線具有很高的能量
D. γ射線很容易繞過障礙物繼續向前傳播
C
解析：γ射線具有很強的穿透能力，用于金屬探傷，A錯誤，γ射線不帶電，電離作用最弱，B錯誤， γ射線是波長最短的電磁波，不易發生衍射，D錯誤， C正確。
6.關于紫外線下列說法中正確的是（ ）
A．紫外線能夠滅菌消毒
B．紫外線是紫色的
C．紫外線能夠用來透視人體器官
D．紫外線的波長比可見光長
解析：紫外線化學效應強，能殺菌，制成消毒燈;紫外線的波長比紅外線短，不容易發生衍射∶紫外線能使熒光物質發光，制成驗鈔機來驗鈔，故A正確。
A
7. 某雷達站正在跟蹤一架飛機，此時飛機正朝著雷達站方向勻速飛來。某一時刻雷達發出一個無線電脈沖，經200 μs后收到反射波；隔0.8 s后再發出一個脈沖，經198 μs收到反射波。求飛機的飛行速度。
解析：飛機的位移為：
飛機的飛行速度為：
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