第4節(jié)　電磁波譜 教學(xué)設(shè)計

第4節(jié)電磁波譜[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．知道電磁波譜及組成部分。2．知道無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線的特點及作用。知識點1無線電波1．電磁波譜：按電磁波的波長大小或頻率高低的順序排列成譜，叫作電磁波譜。2．按照波長從長到短依次排列為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。不同的電磁波由于具有不同的波長(頻率)，才具有不同的特性。3．無線電波：波長大于1mm(頻率低于300GHz)的電磁波稱作無線電波，主要用于通信、廣播及其他信號傳輸。知識點2紅外線1．紅外線是一種光波，波長比無線電波短，比可見光長，不能引起人的視覺。2．所有物體都發(fā)射紅外線，熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射強。3．紅外線主要用于紅外遙感和紅外高速攝影。知識點3可見光可見光的波長在400nm到760nm之間。知識點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．具有較高的能量，應(yīng)用于滅菌消毒，具有較強的熒光效應(yīng)，用來激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光。[判一判]1．(1)各種電磁波中最容易表現(xiàn)出干涉和衍射現(xiàn)象的是γ射線。()(2)低溫物體不能輻射紅外線。()(3)紅外線有顯著的熱效應(yīng)，紫外線有顯著的化學(xué)作用。()提示：(1)×(2)×(3)√知識點5X射線和γ射線1．X射線波長比紫外線短，穿透力較強，用來檢查工業(yè)部件有無裂紋或氣孔，醫(yī)學(xué)上用于人體透視。2．γ射線波長比X射線還要短，具有很高的能量，穿透力更強，醫(yī)學(xué)上用來治療癌癥，工業(yè)上用于探測金屬部件內(nèi)部是否有缺陷。[判一判]2．(1)X射線的穿透本領(lǐng)比γ射線更強。()(2)X射線對生命物質(zhì)有較強的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變。()(3)γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高。()提示：(1)×(2)√(3)√1．(電磁波譜)(多選)在下列電磁波中，波長按從長到短排列的是()A．無線電波、可見光、紅外線B．無線電波、可見光、γ射線C．紅光、黃光、綠光D．紫外線、X射線、γ射線解析：選BCD。電磁波譜按波長從長到短的排列順序依次是無線電波→紅外線→可見光(紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫)→紫外線→X射線→γ射線，B、C、D正確。2．(無線電波)一種電磁波入射到半徑為1m的孔上，可發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，這種波屬于電磁波譜的哪個區(qū)域()A．可見光 B．γ射線C．無線電波 D．紫外線解析：選C。發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔的尺寸大小跟光的波長差不多或比波長還要小。電磁波中的無線電波波長范圍是10－3～104m，紅外線波長范圍是10－7～10－3m，可見光、紫外線、γ射線的波長更短，所以只有無線電波符合條件，C正確。3．(電磁波的特性及應(yīng)用)電磁波在生活中有著廣泛的應(yīng)用。不同波長的電磁波具有不同的特性，因此也有不同的應(yīng)用。下列器材與其所應(yīng)用的電磁波對應(yīng)關(guān)系不正確的是()A．雷達(dá)——無線電波B．手機——X射線C．紫外消毒柜——紫外線D．遙控器——紅外線解析：選B。雷達(dá)是利用了無線電波中微波來測距的，故A不符合題意；手機采用的是無線電波，X射線對人體有很大的輻射，不能用于通信，故B符合題意；紫外線具有很強的消毒作用，故C不符合題意；紅外線可以用于遙控器，故D不符合題意。4．(電磁波譜)下列關(guān)于電磁波譜的說法中，正確的是()A．夏天太陽把地面曬得發(fā)熱是因為可見光的熱效應(yīng)在各種電磁波中是最強的B．驗鈔機驗鈔票真?zhèn)误w現(xiàn)了紅外線的熒光效應(yīng)C．利用雷達(dá)測出發(fā)射微波脈沖及接收到脈沖的時間間隔可以確定雷達(dá)和目標(biāo)的距離D．相同條件下，電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是X射線解析：選C。熱效應(yīng)最強的是紅外線，A錯誤；驗鈔機是利用了紫外線的熒光效應(yīng)，B錯誤；電磁波測距就是利用發(fā)射脈沖和接收脈沖的時間間隔來確定的，C正確；電磁波譜中比X射線波長短的還有γ射線，D錯誤。5．(紅外線、可見光、紫外線)如圖所示的容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太陽光的照射下，地面呈現(xiàn)的是圓形黑影，在黑影中放一支溫度計，可發(fā)現(xiàn)溫度計顯示的溫度明顯上升，則由此可判定()A．含碘的二硫化碳溶液對于可見光是透明的B．含碘的二硫化碳溶液對于紫外線是不透明的C．含碘的二硫化碳溶液對于紅外線是透明的D．含碘的二硫化碳溶液對于紅外線是不透明的解析：選C。紫外線具有熒光效應(yīng)，紅外線熱效應(yīng)明顯，可見光有視覺感應(yīng)，地面呈現(xiàn)的是圓形黑影，說明含碘的二硫化碳溶液對于可見光是不透明的；溫度計顯示的溫度明顯上升，紅外線熱效應(yīng)明顯，故說明含碘的二硫化碳溶液對于紅外線是透明的，故C正確。探究一無線電波【問題導(dǎo)引】為什么超遠(yuǎn)程無線電利用無線電波中的長波波段，而雷達(dá)利用微波波段？提示：根據(jù)波的衍射特性，波長越長，越容易繞過障礙物，所以超遠(yuǎn)程無線電利用長波波段。微波波長短，傳播時方向性好，雷達(dá)正是利用了微波傳播的方向性好的特點。1．無線電波：波長從幾毫米到幾十千米(頻率小于300GHz)的電磁波，分為長波、中波、短波和微波。2．應(yīng)用：長、中、短波用于發(fā)送廣播信號。微波用于發(fā)送電視信號和微波爐?！纠?】(多選)雷達(dá)是應(yīng)用電磁波來工作的，它發(fā)射的電磁波頻率多在300MHz至1000MHz的范圍內(nèi)。已知真空中光速c＝3×108m/s，下列說法正確的是()A．電磁波可由恒定不變的電場和磁場產(chǎn)生B．電磁波可由周期性變化的電場和磁場產(chǎn)生C．雷達(dá)發(fā)射的電磁波在真空中的波長范圍多在0.3m至1m之間D．雷達(dá)與目標(biāo)之間的距離可由電磁波從發(fā)射到接收的時間間隔確定[解析]恒定的電場不能產(chǎn)生磁場，A錯誤；周期性變化的電場可以產(chǎn)生周期性變化的磁場，周期性變化的磁場也可以產(chǎn)生周期性變化的電場，這樣的電場和磁場形成的統(tǒng)一體就是電磁場，B正確；雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率多在300MHz至1000MHz的范圍內(nèi)。因此，它在真空中的波長可由λ＝eq\f(c,f)求得，則其波長范圍為0.3m至1m，C正確；雷達(dá)與目標(biāo)之間的距離可由電磁波從發(fā)射到接收的時間間隔確定，等于eq\f(cΔt,2)，D正確。[答案]BCD[針對訓(xùn)練1]我國成功研發(fā)的反隱身先進(jìn)米波雷達(dá)堪稱隱身飛機的克星，它標(biāo)志著我國雷達(dá)研究又創(chuàng)新的里程碑。米波雷達(dá)發(fā)射無線電波的波長在1～10m范圍內(nèi)，則對該無線電波的判斷正確的是()A．米波的頻率比厘米波頻率高B．和機械波一樣須靠介質(zhì)傳播C．同光波一樣會發(fā)生反射現(xiàn)象D．不可能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象解析：選C。從名稱上可判斷，米波的波長大于厘米波的波長，由波長與頻率、波速關(guān)系式λ＝eq\f(c,f)可知，米波的頻率小于厘米波的頻率，A錯誤；無線電波是電磁波，可以在真空中傳播，B錯誤；無線電波同光波一樣會發(fā)生反射現(xiàn)象，可以產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，C正確，D錯誤。[針對訓(xùn)練2]我國“神舟七號”航天員翟志剛首次實現(xiàn)了中國航天員在太空的艙外活動(如圖所示)，“神舟七號”載人航天飛行取得了圓滿成功，這是我國航天發(fā)展史上的又一里程碑。艙外的航天員與艙內(nèi)的航天員近在咫尺，但要進(jìn)行對話，一般需要利用()A．直接對話 B．紫外線C．紅外線 D．無線電波解析：選D?，F(xiàn)代的移動通信都是利用無線電波來傳遞信息的，故A、B、C錯誤，D正確。探究二紅外線可見光紫外線【問題導(dǎo)引】手持式紅外線測溫儀可以在不接觸人體的情況下測量人體的溫度，紅外線測溫儀是利用紅外線的哪個特性？提示：測溫儀是利用紅外線的熱效應(yīng)。1．紅外線(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760～106nm。(2)顯著作用：熱效應(yīng)。(3)英國天文學(xué)家赫歇爾于1800年首先發(fā)現(xiàn)紅外線。一切物體都在不停地輻射紅外線，物體溫度越高，其輻射出的紅外線越強。應(yīng)用：紅外體溫計、紅外夜視儀、紅外攝影、紅外遙感技術(shù)、加熱等。2．可見光(1)能作用于人的眼睛并引起視覺的光叫作可見光，如：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫各色光。在電磁波中是一個很窄的波段(波長為400～760nm)。(2)觀察物體，照相等，都是可見光的應(yīng)用。序號紅橙黃綠藍(lán)、靛紫真空中的波長λ/nm760～630630～600600～570570～500500～430430～4003.紫外線(1)紫外線是一種波長比紫光還短的不可見光；其波長范圍約為5～370nm。(2)顯著作用：①熒光效應(yīng)；②化學(xué)作用；③殺菌消毒。(3)德國物理學(xué)家里特于1801年首先發(fā)現(xiàn)紫外線。一切高溫物體發(fā)出的光中，都有紫外線?！纠?】間諜衛(wèi)星上裝有某種遙感照相機，可用來探測軍用和民用目標(biāo)。這種照相機能拍到晚上關(guān)燈行駛的汽車，即使車隊離開也瞞不過它。這種遙感照相機敏感的電磁波屬于()A．可見光波段 B．紅外波段C．紫外波段 D．X射線波段[解析]任何物體都在向外輻射紅外線，溫度越高輻射越強，導(dǎo)彈發(fā)射、汽車行駛時發(fā)動機溫度很高，會輻射出強烈的紅外線。車隊離開后，空氣中的熱還沒有馬上散發(fā)掉，遙感照相機還能探測到車隊剛剛走過的軌跡。[答案]B【例3】據(jù)科學(xué)家預(yù)測，太陽風(fēng)暴的破壞力遠(yuǎn)超過“卡特里娜”颶風(fēng)。太陽風(fēng)暴襲擊地球時，不僅會影響通信，威脅衛(wèi)星，而且會破壞臭氧層。臭氧層作為地球的保護傘，是因為臭氧能吸收太陽輻射中()A．波長較短的可見光B．波長較長的可見光C．波長較短的紫外線D．波長較長的紅外線[解析]臭氧層的主要作用就是吸收由太陽射向地球的紫外線，從而有效地對地球上的動、植物起保護作用。作為人類，保護臭氧層就是保護我們自己，故C正確。[答案]C[針對訓(xùn)練3]在烤箱中能看見一種淡紅色的光，下列關(guān)于這種光的說法中正確的是()A．是電熱絲發(fā)出的紅外線B．是電熱絲發(fā)出的紅光C．主要是利用這種光為食物加熱D．給食物加熱是利用比這種光波長更短的電磁波解析：選B。烤箱中看到的淡紅色的光是可見的紅光，起加熱作用的主要是波長較長的紅外線，而不是紅光，故B正確。探究三X射線和γ射線【問題導(dǎo)引】CT檢查是現(xiàn)代一種較先進(jìn)的醫(yī)學(xué)掃描檢查技術(shù)。CT機是利用X射線還是γ射線工作的？提示：X射線1．X射線(1)倫琴射線(X射線)是一種波長比紫外線更短的電磁波。(2)特性：有較強的穿透能力。(3)X射線由德國物理學(xué)家W.K.倫琴于1895年發(fā)現(xiàn)。(4)X射線用于人體檢查如CT掃描。X射線還用于金屬缺陷探測、安全檢查等。2．γ射線(1)比X射線波長更短的電磁波，就是γ射線。比X射線穿透能力更強。(2)γ射線可以治療某些癌癥，也可用于金屬缺陷探測。(3)γ射線對人體正常細(xì)胞有很強的破壞作用，因此可能有γ射線出現(xiàn)的地方，必須提出警告，嚴(yán)加防護?！纠?】(多選)近幾年來，我國北京、上海、山東、洛陽、廣州各地引進(jìn)了十多臺γ刀，治療患者5000余例，效果極好，成為治療腫瘤的最佳儀器。令人感嘆的是，用γ刀治療時不用麻醉，病人清醒，時間短，半小時完成手術(shù)，無須住院，因而γ刀被譽為“神刀”。據(jù)報道，我國自己研制的旋式γ刀性能更好，即將進(jìn)入各大醫(yī)院為患者服務(wù)。γ刀治療腫瘤主要是利用()A．γ射線具有很強的穿透本領(lǐng)B．γ射線具有很強的電離作用C．γ射線具有很高的能量D．γ射線容易繞過障礙物到達(dá)目的地[解析]醫(yī)院里用γ刀治療腫瘤是利用γ射線具有很強的穿透性，然后利用其攜帶的很高的能量使腫瘤細(xì)胞汽化從而達(dá)到治療效果，故A正確；γ射線電離作用較弱，故B錯誤；γ射線是頻率很高的電磁波，具有很高的能量，故C正確；γ射線波長很短，不容易繞過障礙物到達(dá)目的地，故D錯誤。[答案]AC[針對訓(xùn)練4]關(guān)于電磁波的特性和應(yīng)用，下列說法正確的是()A．紅外線和X射線都有很強的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體B．過強的紫外線照射有利于人的皮膚健康C．電磁波頻率最高的是γ射線，最容易用它來觀察衍射現(xiàn)象D．紫外線和X射線都可以使感光底片感光解析：選D。X射線有很強的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體，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，其波長最短，最不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，C錯誤；紫外線和X射線都可以使感光底片感光，D正確。[A級——基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]1．各種不同頻率范圍的電磁波按頻率由大到小的排列順序是()A．γ射線、紫外線、可見光、紅外線B．γ射線、紅外線、紫外線、可見光C．紫外線、可見光、紅外線、γ射線D．紅外線、可見光、紫外線、γ射線解析：選A。在電磁波譜中，各電磁波按照頻率從小到大的排列順序是：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線，A正確。2．在電磁波譜中，紅外線、可見光和倫琴射線(X射線)三個波段的頻率大小關(guān)系是()A．紅外線的頻率最大，可見光的頻率最小B．倫琴射線的頻率最大，紅外線的頻率最小C．可見光的頻率最大，紅外線的頻率最小D．倫琴射線的頻率最大，可見光的頻率最小解析：選B。在電磁波譜中，紅外線、可見光和倫琴射線(X射線)按照頻率從大到小的排列順序是：倫琴射線(X射線)、可見光、紅外線。3．以下關(guān)于紫外線的說法正確的是()A．照射紫外線可增進(jìn)人體對鈣質(zhì)的吸收，因此人們應(yīng)盡可能多地接受紫外線的照射B．紫外線是一種可見光C．紫外線有很強的熒光效應(yīng)，可用于防偽D．紫外線有殺菌消毒的作用，是因為其有熱效應(yīng)解析：選C。適量照射紫外線，能合成維生素D，促進(jìn)人體對鈣的吸收，過度的照射可能對皮膚產(chǎn)生傷害，故A錯誤；紫外線是不可見光，故B錯誤；利用紫外線的熒光效應(yīng)來做防偽標(biāo)識，故C正確；紫外線化學(xué)效應(yīng)強，所以能殺菌，故D錯誤。4．(多選)電磁波按波長大小的順序把它們排列成譜，如圖所示，由電磁波譜可知()A．微波是不可見光B．紅外線可以滅菌消毒C．紫外線的波長比紅外線長D．X射線能穿透物質(zhì)，可以用來檢查生物骨骼結(jié)構(gòu)解析：選AD。微波是不可見光，A正確；紅外線有熱效應(yīng)，紫外線可以滅菌消毒，B錯誤；紫外線的波長比紅外線短，C錯誤；X射線能穿透物質(zhì)，可以用來檢查生物骨骼結(jié)構(gòu)，D正確。5．(多選)我國可見光通信的實時通信速率已經(jīng)提高至50Gbps，相當(dāng)于0.2s即可下載一部高清電影。關(guān)于可見光，下列說法正確的是()A．可見光中的紅光比紫光的頻率低B．可見光不能在真空中傳播C．可見光波長越長，越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象D．可見光能發(fā)生光的干涉和衍射現(xiàn)象，說明光是橫波解析：選AC?？梢姽庵械募t光比紫光的頻率低，A正確；可見光能在真空中傳播，B錯誤；可見光波長越長，越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，C正確；可見光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，說明光是橫波，D錯誤。6．(多選)關(guān)于紅外線的作用與來源，下列說法正確的是()A．一切物體都在不停地輻射紅外線B．紅外線具有很強的熱作用和熒光作用C．紅外線的顯著作用是化學(xué)作用D．紅外線容易穿透云霧解析：選AD。一切物體都在不停地輻射紅外線，熒光作用和化學(xué)作用都是紫外線的重要特性，紅外線波長比可見光長，繞過障礙物的能力強，易穿透云霧。7．“紅外夜視儀”在夜間也能看清黑暗中的物體，主要是因為()A．“紅外夜視儀”發(fā)射出強大的紅外線，照射被視物體B．一切物體均在不停地輻射紅外線C．一切高溫物體均在不停地輻射紅外線D．“紅外夜視儀”發(fā)射出γ射線，被視物體受到激發(fā)而放出紅外線解析：選B。所有物體都發(fā)射紅外線，因而“紅外夜視儀”可以看清黑暗中的物體。8．下列說法正確的是()A．各種電磁波中最容易表現(xiàn)出干涉和衍射現(xiàn)象的是γ射線B．紅外線有顯著的熱效應(yīng)，紫外線有顯著的化學(xué)作用C．X射線的穿透本領(lǐng)比γ射線更強D．低溫物體不能輻射紅外線解析：選B。干涉和衍射現(xiàn)象是光的波動性的體現(xiàn)，波長越長，越容易產(chǎn)生，而γ射線波長最短，故A錯誤；頻率越高，穿透本領(lǐng)越強，故C錯誤；一切物體都能輻射紅外線，故D錯誤。[B級——能力增分練]9．(多選)許多光學(xué)現(xiàn)象在科學(xué)技術(shù)上得到了應(yīng)用，以下對一些應(yīng)用的解釋，正確的是()A．紫外驗鈔機是利用紫外線的化學(xué)作用B．X光透視利用的是光的衍射現(xiàn)象C．工業(yè)上的金屬探傷利用的是γ射線具有極強的穿透能力D．紅外遙感技術(shù)利用了一切物體都在不停地輻射紅外線的特點解析：選CD。紫外驗鈔機是利用紫外線照射印刷在鈔票上的熒光文字，發(fā)出可見光，使這些文字能被肉眼看到，利用了紫外線的熒光效應(yīng)，A錯誤；X射線具有較強的穿透能力，在醫(yī)學(xué)上用它來透視人體，檢查病變和骨折情況，B錯誤；γ射線具有極強的穿透能力，工業(yè)上的金屬探傷就是利用這個原理，C正確；一切物體都在不停地輻射紅外線，紅外遙感技術(shù)就是利用這個原理，D正確。10．太陽光通過三棱鏡時，在豎直放置的屏幕上形成如圖所示的光帶NP(忽略三棱鏡對各色光的吸收)。若將靈敏溫度計的測溫端放在屏幕上的MN、NP、PQ區(qū)域，在哪個區(qū)域上升的示數(shù)最大()A．MN B．NPC．PQ D．無法確定解