年人教版物理選修3-4講義：第14章+4電磁波與信息化社會(huì)+5電磁波譜及答案

1、2022-2022 年人教版物理選修3-4 講義：第 14 章+4電磁波與信息化社會(huì)+5電磁波譜及答案4電磁波與信息化社會(huì)5 電磁波譜 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.明白電磁波在電視、 雷達(dá)和移動(dòng)電話中的應(yīng)用 .2.能說(shuō)出電磁波譜的組成,知道光是電磁波重點(diǎn) 3.能說(shuō)出電磁波譜各波段的特性和主要用途難點(diǎn) 一、電磁波與信息化社會(huì) 1電磁波與信息的傳遞 可以通過(guò)電纜、光纜進(jìn)行有線傳輸,也可實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸電磁波的頻率越高,相同時(shí)間內(nèi)傳遞的信息量越大2電磁波的應(yīng)用實(shí)例 1電視廣播的發(fā)射和接收過(guò)程 攝像管：攝取景物的圖像并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào) .調(diào)制和發(fā)射.天線接收高頻信號(hào),調(diào)諧,解調(diào) .顯像管：仍原出與攝像管屏上相同的圖像2

2、雷達(dá)的工作原理 雷達(dá)利用微波遇到障礙物的反射現(xiàn)象來(lái)測(cè)定物體位置,依據(jù)發(fā)射無(wú)線電波到接收反射波的時(shí)間t,確定障礙物的距離sct 2,再依據(jù)發(fā)射無(wú)線電波的方向和仰角,可以確定障礙物的位置3移動(dòng)電話、因特網(wǎng)也是利用電磁波來(lái)傳輸信息的- 1 - / 7 2022-2022 年人教版物理選修3-4 講義：第 14 章+4電磁波與信息化社會(huì)+5電磁波譜及答案二、電磁波譜1概念按電磁波的波長(zhǎng)或頻率大小的次序把它們排列成譜2電磁波譜的排列按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短依次為：無(wú)線電波、紅外線、可見光、紫外線、X 射線、 射線3不同電磁波的特點(diǎn)及應(yīng)用無(wú)線電波特點(diǎn)用途波動(dòng)性強(qiáng)通訊、廣播、導(dǎo)航紅外線熱作用強(qiáng)加熱、遙測(cè)、遙感、紅外線

3、制導(dǎo)可見光感光性強(qiáng)照明、照相等紫外線化學(xué)作用熒光效應(yīng)殺菌消毒、治療皮膚病等X 射線穿透力強(qiáng)檢查、探測(cè)、透視、治療 射線穿透力最強(qiáng)探測(cè)、治療4電磁波的能量各種各樣的儀器能夠探測(cè)到許很多多電磁波,說(shuō)明電磁波具有能量,電磁波是一種物質(zhì)5太陽(yáng)輻射的特點(diǎn)太陽(yáng)輻射的能量集中在可見光、紅外線和紫外線三個(gè)區(qū)域,在眼睛最敏銳的黃綠光鄰近,輻射的能量最強(qiáng)1摸索判定 正確的打“ ” ,錯(cuò)誤的打“ ” 1高頻電磁波是信息傳送的載體 2雷達(dá)是利用微波定位的 3電視機(jī)是一種發(fā)射電磁波的裝置 4X 射線對(duì)生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用, 過(guò)量的 X 射線輻射會(huì)引起生物體的病變 5 射線是波長(zhǎng)最短的電磁波,它比X 射線的頻率仍要高 2

4、單項(xiàng) 對(duì)于雷達(dá)指示器的熒光屏上顯現(xiàn)的尖形波如下列圖,以下說(shuō)法正確的是 - 2 - / 7 2022-2022 年人教版物理選修3-4 講義：第 14 章+4電磁波與信息化社會(huì)+5電磁波譜及答案兩個(gè)尖形波都是雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)射的無(wú)線電波形成的兩個(gè)尖形波都是雷達(dá)收到反射回來(lái)的無(wú)線電波形成的第一個(gè)尖形波是雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)射的無(wú)線電波形成的其次個(gè)尖形波是雷達(dá)收到反射回來(lái)的無(wú)線電波形成的A B C DC 第一個(gè)尖形波振幅大能量大,是發(fā)射的無(wú)線電波形成的,其次個(gè)尖形波振幅小,能量小,是反射回來(lái)的無(wú)線電波形成的 3單項(xiàng) 電磁波包含了 射線、紅外線、紫外線、無(wú)線電波等,按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短的排列次序是 A無(wú)線電波、紅外線、

5、紫外線、 射線B紅外線、無(wú)線電波、 射線、紫外線C 射線、紅外線、紫外線、無(wú)線電波D紫外線、無(wú)線電波、 射線、紅外線A 電磁波的頻率由小到大的次序依次是無(wú)線電波、紅外線、紫外線和 射線,這也是波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短的次序故 A 正確 電磁波與信息化社會(huì)1雷達(dá)的原理與構(gòu)造雷達(dá)是利用無(wú)線電波來(lái)測(cè)定物體位置的無(wú)線電設(shè)備,一般由天線系統(tǒng)、發(fā)射裝置、接收裝置、輸出裝置 顯示器 、電源、用于掌握雷達(dá)工作和處理信號(hào)的運(yùn)算機(jī)以及防干擾設(shè)備等構(gòu)成2雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)- 3 - / 7 2022-2022 年人教版物理選修3-4 講義：第 14 章+4電磁波與信息化社會(huì)+5電磁波譜及答案雷達(dá)利用的電磁波在微波波段,由于波長(zhǎng)越短,傳

6、播的直線性越好,方向性越好,反射性越強(qiáng)雷達(dá)每隔萬(wàn)分之秒向某一方向發(fā)射一次時(shí)間約為百萬(wàn)分之一秒的不連續(xù)的微波,微波遇到障礙物反射回來(lái),這樣可在顯示器的熒光屏上呈 現(xiàn)發(fā)射和接收的兩個(gè)尖形波,通過(guò)運(yùn)算可得到障礙物到雷達(dá)站的距離,再依據(jù)發(fā) 射微波的方向和仰角,便可判定障礙物的位置了3使雷達(dá)測(cè)到更遠(yuǎn)處的物體的方法 1增大雷達(dá)發(fā)射微波的能量2使雷達(dá)發(fā)射不連續(xù)的微波的時(shí)間間隔增大雷達(dá)向汽車駛來(lái)的方向發(fā)【例 1】某高速大路自動(dòng)測(cè)速儀裝置如圖甲所示,射不連續(xù)的電磁波,每次發(fā)射時(shí)間為 106 s,相鄰兩次發(fā)射時(shí)間間隔為 t.當(dāng)雷達(dá)向 汽車發(fā)射無(wú)線電波時(shí),在顯示屏上出現(xiàn)一個(gè)尖波形；在收到反射回來(lái)的無(wú)線電波 時(shí),在顯

7、示屏上出現(xiàn)其次個(gè)尖波形依據(jù)兩個(gè)波形的距離,可以運(yùn)算出汽車距雷達(dá)的距離,依據(jù)自動(dòng)打下的紙帶如圖乙所示 ,可求出車速請(qǐng)依據(jù)t1、 t2、t、c求出汽車車速的表達(dá)式解析 第一次測(cè)量時(shí)汽車距雷達(dá)的距離s1ct1 2,其次次測(cè)量時(shí)汽車距雷達(dá)的距離 s2ct2 2,兩次發(fā)射時(shí)間間隔為t,就汽車車速 vs ts1s2 tc t1t2.2t答案 vc t1t2 2t雷達(dá)偵察問(wèn)題的解決方法1電磁波在空中的傳播速度可認(rèn)為等于真空中的光速 射波形和反射波形間的時(shí)間間隔,可求得偵察距離c,依據(jù)雷達(dá)熒光屏上發(fā)2依據(jù)發(fā)射無(wú)線電波的方向和仰角,確定被偵察物體的位置3雷達(dá)的最大偵察距離應(yīng)等于電磁波在雷達(dá)發(fā)射相鄰兩個(gè)脈沖的時(shí)間

8、間隔內(nèi)傳播距離的一半- 4 - / 7 2022-2022 年人教版物理選修 3-4 講義：第 14 章+4 電磁波與信息化社會(huì) +5 電磁波譜及答案1一雷達(dá)站探測(cè)敵機(jī)時(shí)熒光屏上顯現(xiàn)的記錄圖像如圖,A 是發(fā)射時(shí)的雷達(dá)探索波的脈沖波形,B 是敵機(jī)反射回來(lái)的脈沖波形,就敵機(jī)距雷達(dá)站的距離是_解析 由題圖知兩波形相差3 10 3s,即敵機(jī)與雷達(dá)站距離為s vt3 10 81 2 3 103m4.5 10 5 m.答案 4.5 10 5 m 電磁波譜1電磁波的共性1它們?cè)诒举|(zhì)上都是電磁波,它們的行為聽從相同的規(guī)律,各波段之間的區(qū)別并沒有肯定的意義2都遵守公式 v f,它們?cè)谡婵罩械膫鞑ニ俣榷际?3它們

9、的傳播都不需要介質(zhì)4它們都具有反射、折射、衍射和干涉的特性2電磁波的個(gè)性c3.0 10 8 m/s. 1不同電磁波的頻率或波長(zhǎng)不同,表現(xiàn)出不同的特性,波長(zhǎng)越長(zhǎng)越簡(jiǎn)單產(chǎn)生 干涉、衍射現(xiàn)象,波長(zhǎng)越短穿透才能越強(qiáng)2同頻率的電磁波,在不同介質(zhì)中速度不同不同頻率的電磁波,在同一種 介質(zhì)中傳播時(shí),頻率越大折射率越大,速度越小3產(chǎn)生氣理不同無(wú)線電波 振蕩電路中電子周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生紅外線、可見光和紫外線原子的外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生X 射線 原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生- 5 - / 7 2022-2022 年人教版物理選修3-4 講義：第 14 章+4電磁波與信息化社會(huì)+5電磁波譜及答案 射線原子核受激發(fā)后產(chǎn)生4用

10、途不同：無(wú)線電波用于通信和廣播,紅外線用于加熱和遙感技術(shù),紫外線用于殺菌消毒, X 射線應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的 等X 光照片, 射線檢查金屬部件的缺陷【例 2】下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運(yùn)用的物理現(xiàn)象,請(qǐng)將相應(yīng)的字母填寫在運(yùn)用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上1X 光機(jī), _. 2紫外線燈, _. 3用理療“ 神燈” 照耀傷口,可使傷口愈合得較好,這里的“ 神燈” 是利用 _A光的全反射 B紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用 C紫外線具有殺菌消毒作用 DX 射線的很強(qiáng)的貫穿力 E紅外線具有顯著的熱效應(yīng) F紅外線波長(zhǎng)較長(zhǎng),易發(fā)生衍射解析 1X 光機(jī)是用來(lái)透視人的體內(nèi)器官的, 因此需要具有較強(qiáng)穿透力的電磁波,

11、但又不能對(duì)人體造成太大的損害,因此采納了穿透才能比較強(qiáng)又不會(huì)給人體造成太大損害的 X 射線,挑選 D.2紫外線燈主要是用來(lái)殺菌的,因此它應(yīng)用的是紫外線的殺菌作用而非熒光作用,因此挑選C.3“ 神燈 ” 又稱紅外線燈,主要是用于促進(jìn)局部血液循環(huán),它利用的是紅外線的熱效應(yīng),使人體局部受熱,血液循環(huán)加快,因此挑選E.3E 答案 1D2CX 射線與 射線都具有穿透才能, 但 射線的穿透才能最強(qiáng), X 射線能穿透人體,通常用作人體透視,而 內(nèi)部的缺陷 射線可以穿過(guò)幾厘米厚的鉛板,可以用于探測(cè)金屬- 6 - / 7 2022-2022 年人教版物理選修3-4 講義：第 14 章+4電磁波與信息化社會(huì)+5電磁波譜及答案2無(wú)線電波的中波波長(zhǎng)范疇為2003 000 m求該波段的頻率范疇解析 依據(jù)頻率公式8 fc 得 f1 c 13 10 200 Hz 1.5 10 6 Hz, f2c 28 3 103 000 Hz1.0 10 5 Hz,即該波段的頻率范疇為答案 1.0 10 51.5 10 6 Hz 1.0 10 51