資源簡介

(共44張PPT)
第四章　電磁振蕩與電磁波
4. 電磁波譜
核心素養：
1. 了解電磁波譜的構成，知道各波段的電磁波主要作用及應用.（物理觀念）
2. 能解釋電磁波在生產生活中的應用.（科學思維）
3. 體會電磁波的應用對社會發展的促進作用.（科學態度與責任）
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研習任務一　電磁波譜
合作　討論
請根據所學知識回答下列問題：
（1）白光經三棱鏡后發生色散，形成光譜，各種色光按波長大小是如何排列的？
提示：（1）各種色光按波長由大到小排列為：紅、橙、黃、綠、青、藍、紫.
（2）為什么有些動物在夜間也可以“看到”物體？紅外線主要有哪些作用呢？
提示：（2）因為一切物體都不停地發射紅外線，溫度越高的物體發射的紅外線越 強，有些動物能感知紅外線，所以就能在夜間看清物體.紅外線的作用有：①紅外遙 感：勘測地熱、尋找水源、人體檢查等；②紅外遙控：家用電器的遙控器；③加熱物 體：紅外線很容易使物體的溫度升高.
教材　認知
1. 定義：電磁波譜就是按 或頻率高低的順序把它們排列 成的譜.
2. 按照波長從長到短依次排列為：無線電波、 、 、 、
X射線、 等.
3. 不同的電磁波由于具有不同的 （波長），才具有不同的特性.
電磁波的波長大小　
紅外線　
可見光　
紫外線
γ射線　
頻率　
要點　歸納
1. 電磁波譜及介紹
無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線合起來便構成了范圍非常廣闊 的電磁波譜.如圖所示是按波長由長到短（頻率由低到高）的順序排列的.
2. 各種電磁波的共性
（1）在本質上都是電磁波，遵循相同的規律，各波段之間的區別并沒有絕對的意義.
（2）都遵循公式v＝λf，在真空中的傳播速度都是c＝3×108 m/s.
（3）傳播都不需要介質.
（4）都具有反射、折射、衍射和干涉的特性.
研習　經典
A. 5G和4G使用的電磁波都是橫波
B. 5G和4G使用的電磁波在真空中的傳播速度相同
C. 5G和4G使用的電磁波都可以發生干涉和衍射現象
D. 在真空中5G使用的電磁波波長比4G的長
ABC
解析：5G和4G使用的電磁波都是橫波，故A正確；5G和4G使用的電磁波在真空中的 傳播速度相同，均為光速3×108 m/s，故B正確；任何波均能發生干涉及衍射現象， 故5G和4G使用的電磁波都可以發生干涉和衍射現象，故C正確；根據公式v＝λf得， 當速度一樣時，波長與頻率成反比，則5G使用的電磁波的波長比4G的短，故D錯誤.
名師點評
　　解決電磁波譜相關問題時，我們需要注意電磁波的共性：按電磁波譜的排列順 序，波長越長，頻率越低，衍射能力越強，穿透能力越弱；波長越短，頻率越高，衍 射能力越弱，穿透能力越強.有了這些共性我們才會形成物理觀念，才能更好地解釋 自然現象.
對應　訓練
A. γ射線、紅外線、紫外線、可見光
B. 紅外線、可見光、紫外線、γ射線
C. 可見光、紅外線、紫外線、γ射線
D. 紫外線、可見光、紅外線、γ射線
解析：在電磁波譜中，電磁波的波長由長到短排列順序依次是：無線電波、紅外線、 可見光、紫外線、X射線、γ射線.故選B.
B
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研習任務二　電磁波的特性及應用
合作　討論
除了可見光外，紅外線、紫外線、無線電波、X射線、γ射線，都是電磁波大家族的 成員.請在這些看不見的電磁波中，每種選一個與你關系最密切的，或者令你印象最 深的實例，按照波長由長至短的順序列舉出來.
提示：收音機或者手機接收無線電波，空調、電視機遙控器發射紅外線，學校食堂用 紫外線燈殺菌消毒，地鐵站利用X射線進行安檢，醫院用γ射線殺死腫瘤細胞等.
教材　認知
1. 無線電波
（1）波長大于1 mm（頻率小于300 GHz）的電磁波是無線電波，主要用于 、
及其他信號傳播.
（2）按波長（頻率）劃分為長波、 、中短波、 、超短波和微波.
2. 紅外線
（1）它是一種光波，它的波長比無線電波短，比可見光長，不能被人觀察到.
（2）所有 都發射紅外線， 的紅外輻射比 的紅外 輻射強.
（3）主要應用于紅外遙感等.
通信
廣播　
中波　
短波　
物體　
熱物體　
冷物體　
3. 可見光
（1）可見光的波長在400 nm到760 nm之間.
（2）分為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色.
（3）不同顏色的光波長（頻率） .
4. 紫外線
（1）波長范圍在5 nm到370 nm之間，不能引起人的視覺.
（2）紫外線具有較高的能量，因此可以利用紫外線 .
（3）許多物質在紫外線的照射下會發出熒光，根據這點可以設計 .
范圍不同　
滅菌消毒　
防偽措施　
內部器官　
金屬構件內部的缺陷　
某些
癌癥　
金屬構件內部的缺陷　
要點　歸納
1. 電磁波的個性
（1）不同電磁波的頻率或波長不同，表現出不同的特性，波長越短，穿透能力越強.
（2）同頻率的電磁波在不同介質中傳播速度不同.不同頻率的電磁波在同一種介質中 傳播時，頻率越大，速度越小.
（3）用途不同.
2. 不同電磁波的特性及應用
電磁
波譜 無線電波 紅外線 可見光 紫外線 X射線 γ射線
波長 大于
1 mm 760～106
nm 400～
760 nm 5～
370 nm 波長
更短 波長
最短
宏觀
產生
機理 LC
電路 一切物體都 不停地發射 紅外線 太陽或光源 高溫物體發 出的光含有 紫外線 高速粒子流 撞擊固體物 質時產生 核輻射
電磁
波譜 無線電波 紅外線 可見光 紫外線 X射線 γ射線
微觀
產生
機理 振蕩電路中 的電子運動　 原子的外層電子受到激發 原子內層電 子受到激發　 原子核受 到激發　
主要
特征 波動性強， 易衍射 熱作用強　 引起視覺、 感光作用 化學作用、 熒光效應 穿透能力強 穿透能力 最強
主要
用途 通信、廣 播、導航 加熱、遙 測、遙感、 紅外夜視 儀、熱像儀 照明、
照相 日光燈、滅 菌消毒 檢查、探 測、透視 探測、
醫療
研習　經典
A. 醫院里“CT”機使用的電磁波是γ射線，它具有較強的穿透能力
B. 紫外線常用于衛星通信、電視等信號的傳輸，它還可用于消毒
C. “浴霸”的取暖燈泡能發出較強的紅外線，它具有顯著的熱效應
D. X射線可以摧毀病變的細胞，常用于治療各種癌癥
解析：醫院里“CT”機使用的電磁波是X射線，利用X射線能夠穿透物質，來檢查人 體的內部器官，故A錯誤；微波常用于衛星通信、電視等信號的傳輸，紫外線用于消 毒，故B錯誤；“浴霸”的取暖燈泡能發出較強的紅外線，利用紅外線的熱效應進行 取暖，故C正確；γ射線可以摧毀病變的細胞，常用于治療各種癌癥，故D錯誤.
C
名師點評
　　解決這類問題，我們要了解不同波段電磁波的特性，知道各個波段的電磁波的名 稱、特征和典型應用.除此之外，我們還需要在生活中多觀察多思考，主動發現更多 的與電磁波有關的應用.
對應　訓練
A. 直接對話 B. 紫外線
C. 紅外線 D. 無線電波
解析：艙外為真空環境，聲波無法傳播，則艙外的航天員與艙內的航天員不能 直接對話，故A錯誤；現代的移動通信都是利用無線電波來傳遞信息的，故D正 確，B、C錯誤.
D
知識　構建
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課后提素養 深刻剖析 提升能力
基礎　題組
1. 判斷正誤.
√
√
×
√
√
A. 無線電波、可見光、γ射線、紅外線、紫外線、X射線
B. 無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線
C. γ射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、無線電波
D. γ射線、紫外線、紅外線、X射線、可見光、無線電波
解析：電磁波按頻率由大到小的排列順序是γ射線、X射線、紫外線、可見光、紅外 線、無線電波.故選C.
C
A. 發射無線電波時需要對電磁波進行調制和解調
B. 電視機的遙控器發射紫外線
C. 電磁波中頻率最高的為γ射線，用它最容易觀察到衍射現象
D. 雷達使用微波是因為微波波長較短，能沿直線傳播
解析：發射無線電波時，需要對電磁波進行調制，而解調是接收電磁波的過程，故A 錯誤；電視機的遙控器發射紅外線，故B錯誤；γ射線波長最小，所以不容易觀察到衍 射現象，故C錯誤；雷達使用微波是因為微波波長較短，能沿直線傳播，D正確.
D
中檔　題組
A. 變化的電場和變化的磁場由近及遠向外傳播，形成電磁波
B. 電磁波是一種物質，不能在真空中傳播
C. 紅外線的波長比X射線的波長短
D. 電磁波不僅能傳播信息，而且能傳播能量
解析：變化的電場和變化的磁場由近及遠向外傳播，形成電磁波，選項A正確；電磁 波是一種物質，能在真空中傳播，選項B錯誤；紅外線的波長比X射線的波長長，選 項C錯誤；電磁波不僅能傳播信息，而且能傳播能量，選項D正確.
AD
A. 當人體溫低于37.3 ℃時不會向外輻射紅外線
B. 人的體溫越高，測溫門測量時接收到的紅外輻射越強
C. 該測溫門感應到人體輻射的紅外線比可見光的波長短
D. 該測溫門上感應到人體輻射的紅外線比X射線的頻率低
解析：當人體溫低于37.3 ℃時也會向外輻射紅外線，故A錯誤；溫度越高，輻射越 強，人的體溫越高，測溫門測量時接收到的紅外輻射越強，故B正確；紅外線的波長 比可見光的長，頻率比X射線的頻率低，故C錯誤，D正確.
BD
A. 電磁爐是利用電磁波來工作的
B. 微波爐是利用電磁波的能量來快速煮熟食物的
C. 雷達是利用電磁波的反射來偵測目標的
D. 夜視儀是利用紅外線來幫助人們在夜間看見物體的
A
解析：電磁爐是利用電磁感應原理和電流的熱效應來工作的，故A錯誤，符合題意； 微波是電磁波的一部分，食物分子在微波的作用下劇烈振動，內能增大，溫度升高， 達到加熱的目的，故B正確，不符合題意；雷達是利用電磁波的反射來偵測目標的， 故C正確，不符合題意；不同溫度的物體發出的紅外線特征不同，夜視儀是利用紅外 線來幫助人們在夜間看見物體的，故D正確，不符合題意.
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課時作業（十六）
[基礎訓練]
A. 麥克斯韋最早通過實驗證實了電磁波的存在
B. 周期性變化的電場可以產生周期性變化的磁場
C. 電磁波在所有介質中的傳播速度均為c＝3×108 m/s
D. 微波爐主要利用電磁波中的紅光加熱食物
解析：赫茲最早通過實驗證實了電磁波的存在，A錯誤；周期性變化的電場可以產生 周期性變化的磁場，B正確；電磁波只有在真空中的傳播速度c＝3×108 m/s，C錯 誤；微波爐主要利用電磁波中的微波來加熱食物，D錯誤.
B
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A. 變化的磁場不能產生電場
B. 電視機接收的既有聲音信號，還有圖像信號
C. 可見光不是電磁波
D. 電磁波沒有能量
解析：根據麥克斯韋的電磁場理論可知，變化的磁場產生電場，故A錯誤；電視機接 收的既有聲音信號，還有圖像信號，故B正確；電磁波按照波長逐漸減小的順序為： 無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線，故可見光是電磁波，故C錯 誤；電磁波本身就是物質、本身具有能量，比如微波爐就是利用電磁波的能量工作 的，故D錯誤.
B
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A. X射線 B. 無線電波
C. 紅外線 D. 紫外線
解析：X射線穿透本領強，可以用來檢查人體內部器官，在工業上檢查金屬內部的缺 陷；無線電波可以在真空中傳播，火星探測器從火星向地球發回成功著陸的信號都是 利用無線電波進行的；物體都能輻射紅外線，紅外線主要用于夜視儀，紅外遙感；紫 外線具有滅菌消毒的作用，許多物質在紫外線照射下會發出熒光，可以設計防偽措 施.故選B.
B
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A. 紅外線和X射線都有很高的穿透本領，常用于醫學上透視人體
B. 過強的紫外線照射有利于人的皮膚健康
C. 電磁波中頻率最大的是X射線
D. 紫外線和X射線都可以使感光底片感光
解析：X射線有很高的穿透本領，常用于醫學透視人體，紅外線沒有，A錯誤；過強 的紫外線照射對人的皮膚有害，B錯誤；電磁波中頻率最大的是γ射線，C錯誤；紫外 線和X射線都具有明顯的化學作用，可以使感光底片感光，D正確.
D
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A. 甲圖中是利用紅外線進行防偽
B. 乙圖中是利用X射線照射人體進行透視的
C. 丙圖中夜視系統是利用紫外線
D. 丁圖中蝙蝠和雷達均利用超聲波定位
B
解析：甲圖中是利用紫外線進行防偽，A錯誤；乙圖中是利用X射線照射人體進行透 視檢查的，B正確；丙圖中夜視系統是利用紅外線，C錯誤；丁圖中蝙蝠利用超聲波 定位，雷達利用電磁波定位，D錯誤.
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A. 微波爐加熱食物的方式與煤氣灶相同，都是用明火加熱
B. 微波爐可以直接對放在陶瓷碗里面的食物進行加熱
C. 電磁爐可以直接對放在陶瓷碗里面的食物進行加熱
D. 這三者加熱食物時都是通過電磁波直接作用食物進行加熱
解析：微波爐加熱食物的方式是利用微波的能量特征加熱，與煤氣灶用明火加熱不 同，A錯誤；微波爐是利用微波的能量特征加熱，可以直接對放在陶瓷碗里面的食物 進行加熱，B正確；電磁爐不可以直接對放在陶瓷碗里面的食物進行加熱，因為電磁 爐的工作原理是電磁感應，C錯誤；這三者加熱食物的方式都不相同，D錯誤.
B
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A. 安檢機是利用γ射線的穿透作用來工作的
B. 安檢門的金屬檢測儀是利用靜電感應原理來探測金屬的
C. 人體掃描儀的圖像可能是利用了紅外線反射所成的像
D. 人體掃描儀可能是利用某種電磁波的穿透作用來工作的
答案：C
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解析：安檢機是利用X射線的穿透作用來工作的，選項A錯誤；安檢門的金屬檢測儀 是利用電磁感應原理來探測金屬的，選項B錯誤；人體掃描儀利用了一種毫米波段的 電磁波，其頻率比可見光還低，可知人體掃描儀的圖像可能是利用了紅外線反射所成 的像，選項C正確，D錯誤.
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[能力提升]
A. 可見光波段 B. 紫外波段
C. 紅外波段 D. 射線波段
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9. 某雷達工作時，發射電磁波的波長為λ＝20 cm，每秒發射的脈沖數為n＝5 000，每 個脈沖持續時間t＝0.02 μs，則電磁波的振蕩頻率為多少？最大偵察距離是多少？
答案：1.5×109 Hz　30 km
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答案：30 m/s
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