人教版(新教材)高中物理選擇性必修2學(xué)案：4 4 電磁波譜

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE14電磁波譜〖學(xué)習(xí)目標〗1.知道什么是電磁波譜，知道電磁波譜中各種電磁波的排列順序.2.了解不同波長電磁波的特征及主要用途．一、電磁波譜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的譜，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)，具有不同的特性．二、電磁波的特性及應(yīng)用1．無線電波：把波長大于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．雷達是利用電磁波遇到障礙物要發(fā)生反射，以此來測定物體位置的無線電設(shè)備，其利用的是波長較短的微波．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．(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)紅外線的應(yīng)用主要有紅外遙感技術(shù)和紅外體溫計．3．可見光可見光的波長在400～760nm之間．4．紫外線(1)波長范圍在5～370_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．5．X射線和γ射線(1)X射線波長比紫外線短，有很強的穿透本領(lǐng)，用來檢查金屬構(gòu)件內(nèi)部有無裂紋或氣孔，醫(yī)學(xué)上用于檢查人體的內(nèi)部器官．(2)γ射線波長比X射線更短，具有很高的能量，穿透力更強，醫(yī)學(xué)上用來治療某些癌癥，工業(yè)上也可用于探測金屬構(gòu)件內(nèi)部是否有缺陷．判斷下列說法的正誤．(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)紅外線有顯著的熱效應(yīng)，紫外線有顯著的化學(xué)作用．(√)(3)低溫物體不能輻射紅外線．(×)(4)紫外線在真空中的傳播速度大于可見光在真空中的傳播速度．(×)(5)可利用紅外線的熒光效應(yīng)辨別人民幣的真?zhèn)危?×)(6)X射線的穿透本領(lǐng)比γ射線更強．(×)一、電磁波譜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(gòu)成了范圍非常廣闊的電磁波譜．如圖1所示是按波長由長到短(頻率由低到高)的順序排列的．圖12．各種電磁波的共性(1)在本質(zhì)上都是電磁波，遵循相同的規(guī)律，各波段之間的區(qū)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＝3×108m/s.(3)傳播都不需要介質(zhì)．(4)都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．(多選)關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是()A．波長不同的電磁波在本質(zhì)上完全相同B．電磁波的波長若差異太大則會出現(xiàn)本質(zhì)不同的現(xiàn)象C．電磁波譜的頻帶很寬D．電磁波的波長很短，所以電磁波的頻帶很窄〖答案〗AC〖解析〗電磁波譜中的電磁波在本質(zhì)上是完全相同的，只是波長或頻率不同而已．其中波長最長的波跟波長最短的波之間的頻率相差1020倍，因此電磁波譜的頻帶很寬．針對訓(xùn)練1各種不同頻率范圍的電磁波按頻率由高到低的排列順序是()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〖答案〗A〖解析〗在電磁波譜中，各電磁波按照頻率從低到高的排列順序是：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線，所以選項A正確．二、電磁波的特性及應(yīng)用導(dǎo)學(xué)探究電磁波在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用相當(dāng)廣泛，請你列舉出下列電磁波的應(yīng)用實例：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線．〖答案〗無線電波：收音機；紅外線：紅外線理療儀；可見光：人看到的五彩繽紛的世界；紫外線：紫外線消毒燈；X射線：X光透視機；γ射線：γ射線探傷．知識深化不同電磁波的特性及應(yīng)用電磁波譜無線電波紅外線可見光紫外線X射線γ射線頻率由左向右，頻率變化為由低到高真空中的波長由左向右，波長變化為由長到短特性波動性強熱效應(yīng)強感光性強化學(xué)作用、熒光效應(yīng)強穿透力強穿透力最強用途通信、廣播、天體物理研究遙控、遙測、加熱、紅外攝像、紅外制導(dǎo)照明、照相等殺菌、防偽、治療皮膚病等檢查、探測、透視探測、治療雷達向遠處發(fā)射無線電波，每次發(fā)射的時間是1μs，兩次發(fā)射的時間間隔為100μs，在指示器的熒光屏上呈現(xiàn)出的尖形波如圖2所示，已知圖中ab＝bc，障礙物與雷達之間的距離是多大？圖2〖答案〗7.5×103m〖解析〗題圖中a和c處的尖形波是雷達向目標發(fā)射無線電波時出現(xiàn)的，b處的尖形波是雷達收到障礙物反射回來的無線電波時出現(xiàn)的，由ab＝bc可知，無線電波由發(fā)射到返回所用時間為50μs.設(shè)障礙物與雷達之間的距離為x，由題意可知無線電波來回時間為t＝50μs，由2x＝ct，得x＝eq\f(ct,2)＝eq\f(3.0×108×50×10－6,2)m＝7.5×103m.針對訓(xùn)練2(多選)目前雷達發(fā)射的電磁波頻率多在200MHz至1000MHz的范圍內(nèi)．下列關(guān)于雷達和電磁波的說法正確的是()A．真空中上述雷達發(fā)射的電磁波的波長范圍在0.3m至1.5m之間B．電磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的C．測出從發(fā)射電磁波到接收反射波的時間間隔可以確定雷達和目標的距離D．波長越短的電磁波，反射性能越強〖答案〗ACD〖解析〗由公式v＝λf可得，λmin＝eq\f(v,fmax)＝eq\f(3×108,1000×106)m＝0.3m，λmax＝eq\f(v,fmin)＝eq\f(3×108,200×106)m＝1.5m，A正確；電磁波是由周期性變化的電場或磁場產(chǎn)生的，B錯誤；由雷達的工作原理可知C正確；波長越短的電磁波，傳播的直線性越好，反射性能越強，D正確．下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運用的物理現(xiàn)象，請將相應(yīng)的字母填寫在運用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上．(1)X光機，________.(2)紫外線燈，________.(3)理療醫(yī)用“神燈”照射傷口，可使傷口愈合得較好．這里的“神燈”是利用________．A．光的全反射B．紫外線具有很強的熒光作用C．紫外線具有殺菌消毒作用D．X射線有很強的貫穿力E．紅外線具有顯著的熱效應(yīng)F．紅外線波長較長，易發(fā)生衍射〖答案〗(1)D(2)C(3)E〖解析〗(1)X光機是用來透視人體內(nèi)部器官的，因此需要具有較強穿透力的電磁波，但又不能對人體造成太大的傷害，因此采用了X射線，故選擇D.(2)紫外線燈主要是用來殺菌消毒的，因此它應(yīng)用的是紫外線的殺菌消毒作用而非熒光作用，故選擇C.(3)“神燈”又稱紅外線燈，主要是用于促進局部血液循環(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，故選擇E.針對訓(xùn)練3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射線都有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上檢查人體的內(nèi)部器官B．過強的紫外線照射有利于人的皮膚健康C．電磁波頻率最大的是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〖答案〗D〖解析〗X射線有很強的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上檢查人體的內(nèi)部器官，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射線都具有明顯的化學(xué)反應(yīng)，可以使感光底片感光，D正確.1．(電磁波譜)下列各組電磁波，按衍射能力由強到弱的正確排列是()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〖答案〗B2．(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——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〖答案〗B〖解析〗雷達是利用了無線電波中的微波來測定位置的，故A正確；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錯誤；紫外線具有很強的消毒作用，故C正確；紅外線可以用于遙控器，故D正確．3．(電磁波的特性及應(yīng)用)(2020·石家莊市高二上期末)“風(fēng)云”二號衛(wèi)星發(fā)送回地面的紅外云圖是由衛(wèi)星上設(shè)置的可以接收云層輻射的紅外線的感應(yīng)器完成的，云圖上的黑白程度是由輻射紅外線的云層的溫度高低決定的，這是利用了紅外線的()A．穿透性 B．熱效應(yīng)C．可見性 D．化學(xué)效應(yīng)〖答案〗B〖解析〗紅外線是不可見光，人眼無法覺察到，所以C錯誤．紅外線的波長長，頻率低，穿透能力較弱，A錯誤．紅外線的主要作用是熱效應(yīng)，物體溫度越高，向外輻射的紅外線越強，正是利用這一性質(zhì)得到紅外云圖的，故B正確，D錯誤．4．(電磁波的特性及應(yīng)用)(2021·南通中學(xué)期末考試)下列說法正確的是()A．交警通過發(fā)射超聲波測量車速可以利用波的多普勒效應(yīng)B．紫外線的穿透本領(lǐng)較強，醫(yī)療方面可以殺菌消毒還可以透視C．醫(yī)生用超聲波檢查膽結(jié)石，是因為超聲波波長較長，遇到結(jié)石更容易發(fā)生衍射D．第四代移動通信系統(tǒng)(4G)采用1880～2690MHz間的四個頻段，該電磁波信號的磁感應(yīng)強度隨時間是均勻變化的〖答案〗A〖解析〗交警通過發(fā)射超聲波測量車速可以利用波的多普勒效應(yīng)，A正確；紫外線可以殺菌消毒，但不能透視，B錯誤；醫(yī)生用超聲波檢查膽結(jié)石，是因為超聲波波長較短，遇到結(jié)石不容易發(fā)生衍射，C錯誤；第四代移動通信系統(tǒng)(4G)采用1880～2690MHz間的四個頻段，該電磁波信號的磁感應(yīng)強度隨時間是周期性變化的，D錯誤．5．(電磁波的特性及應(yīng)用)當(dāng)前，新型冠狀病毒在威脅著全世界人民的生命健康，紅外測溫槍在疫情防控過程中發(fā)揮了重要作用．紅外測溫槍與傳統(tǒng)的熱傳導(dǎo)測溫儀器相比，具有響應(yīng)時間短、測溫效率高、操作方便防交叉感染(不用接觸被測物體)的特點．下列關(guān)于紅外測溫槍的說法中正確的是()A．紅外測溫槍工作原理和水銀體溫計測量原理一樣都是利用熱脹冷縮原理B．紅外測溫槍能接收到的是身體的熱量，通過熱傳導(dǎo)到達紅外測溫槍進而顯示出體溫C．紅外測溫槍利用一切物體都在不停地發(fā)射紅外線，而且發(fā)射紅外線強度與溫度有關(guān)，溫度