高中人教版 (2019)4 电磁波谱学案设计

4.4电磁波谱

1．了解光的电磁说及其建立过程；

2．知道可见光是一定频率范围的电磁波；

3．知道红外线，紫外线，伦琴射线等不同频率的电磁波的特点；

4．知道电磁波谱，并能够按波长长短（或频率高低）顺序说出电磁波的名称。

【重点】电磁波的组成，分波段解释无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的特点与应用

【难点】无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的特点与应用

【课前自主学习】

一、知识前置

1、电磁波谱

按照波长由长到短的顺序，电磁波的分类依次是____________、____________、____________、____________、____________、____________、____________、____________、____________。电磁波的波长越短，越_________观察到衍射现象，穿透性越强，所以____________的穿透性最强。

2、无线电波

无线电波在电磁波谱中的波长最______，用于_________、________及___________________。

3、红外线

______________可以发射红外线。_________不同的物体发出的红外线强度不一样。

4、可见光

可见光的波长在_______________________之间。

天空明亮，是因为___________________________。

天空呈现蓝色，是因为_____________________________________________。

傍晚的阳光比较红，是因为___________________________。

5、紫外线

紫外线是德国物理学家里特在1801年发现的．在可见光的紫光区外侧放一张照相底片，底片会感光，说明这里也有一种看不见的光存在，波长比紫光还短，叫做紫外线．紫外线的主要作用是____________、____________。

6、X射线和γ射线

 伦琴射线是比紫外线波长还短的一种____________，也叫____________．是德国物理学家____________在1895年发现的．用高速电子流射到任何固体上，都会产生一种看不见的射线，这种射线穿透本领很大，能使包在黑纸里的照相底片感光．由于当时不知道是什么射线，伦琴就把它叫做X射线．后来人们为了纪念伦琴，把这种射线叫做____________射线．

问题1：红外线的频率比可见光的频率高还是低?根据电磁波谱上的位置说说它为什么叫红外线?用肉眼能不能观察到红外线?

问题2：X射线和γ射线谁的波长更短?X射线是怎样产生的?γ射线是怎样产生的?

问题3：天空为什么是蓝的？

二、新知学习

1.想一想：

太空中的太阳动力学观测台（SDO）

可以拍摄到紫外线波段的太阳图像。通过这些图像可以观察到被可见光模糊或者遮挡的日冕等太阳活动。对比波长为 211 nm 的紫外线和可见光的图像可以看出，它与我们常见的太阳大不相同。除了可见光和紫外线，你还知道太阳能发出哪些波段的电磁波吗？

1. 电磁波谱

电磁波谱：按电磁波的波长或频率高低的顺序把它们排列成谱，叫_______

由_______、_______、_______、_______、_______、_______合起来构成范围非常广阔的电磁波谱

2. 无线电波

无线电波的特点概念：_______

特点：λ大于_______，（f小于_______）， λ较长。

应用：无线电技术（长、中短波用于发送广播信号。）（微波用于发送电视信号和微波炉。）

特性：_______

无线电波的波段分布及其主要用途（根据：波长/频率）

雷达天线（微波）

 波长短的电磁波，由于衍射现象不明显，传播的方向性好，有利于用_______定位。

射电望远镜

通过接收天体辐射的_______，进行天体物理研究。

【做一做】：

移动电话经常使用 Wi-Fi 联网，也会用蓝牙传输数据。但是，由于 Wi-Fi 和蓝牙使用了相同频段的无线电波，两者可能互相干扰。请你利用移动电话中的应用程序检查一下，在连接蓝牙鼠标或蓝牙音响后，移动电话的上网速度会不会受到影响。再查一查 Wi-Fi 和蓝牙所使用的电磁波的频率是多少？

3.红外线

红外线特点：1._______

2. _______         

            3._______

波长范围：_______

一切物体都在不停地辐射红外线， 物体温度  越高,辐射的红外线越强. 热辐射----即_______,热传递方式之一

发现：由英国人_______于1800年首先发现

特性：_______

用途：_______、_______

4.可见光

能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波称为_______。如：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色光。

波长范围：_______

特性：_______

应用：_______、_______等

可见光在电磁波中是一个______的波段

光的颜色是由电磁波的______决定的。

不同频率的色光在真空中波速相同，在______中波速不同。

同一色光在不同介质中，频率（颜色）不变，波长和波速都要改变。

在同一介质中，频率越高，______。

【思考】：

天空为什么是亮的？天空为什么是蓝色的？

海水为什么是蓝色的？

5. 紫外线

_____是一种波长比紫光还短的不可见光

波长范围：_____

           _____

特性：     _____

           _____

发现：由德国物理学家_____于1801年首先发现的

应用：_____、_____等

一切高温物体发出的光中，都有_____。

注意：_____与_____人眼都是看不到的

人为什么不能长时间在太阳下暴晒？

6.X 射线和 γ 射线

比X射线波长更短的电磁波，就是_____

波长范围：γ射线：小于_____

特性：_____

应用：_____刀，金属探伤

γ 射线对人体正常细胞有很强的_____作用，因此有γ 射线可能出现的地方，必须提出警告，严加防护

比X射线波长更短的电磁波，就是_____

波长范围：γ射线：小于_____

特性：具有很高的_____，更强的穿透能力

应用：医学治疗γ刀，_____

γ 射线对人体正常细胞有很强的破坏作用，因此有γ 射线可能出现的地方，必须提出警告，严加防护

7.STSE-寻找地外文明

人类探索自然奥秘的活动从来没有停止过。20 世纪，“外星人”成了科幻小说的主题之一。1960 年美国国立射电天文台执

行了一项计划：寻找“外星人”。他们使用一台直径 26 m 的射电望远镜，接收 21 cm 波长的无线电信号。宇宙中最多的元素是氢，21 cm 波长是氢原子辐射的波长之一。如果存在着任何智慧生物，他们都会对氢元素作透彻的研究。同年 4 月 8 日，这架射电望远镜开始搜索。遗憾的是，至今没有发现什么有价值的信息。研究人员又在 1972 1975 年用两台直径更大的射电望远镜和更精密的仪器，在同一波段对 660 颗与太阳类似的恒星进行无线电监听，结果仍然没有新的发现。

   我国在贵州建造的世界最大的球面射电望远镜 FAST 正在开展对地外文明的探索。除了千方百计接收来自太空的“外星人来电”之外，地球上的人也主动向宇宙发射过几次无线电信号。1974 年 11 月 16 日，设在波多黎各的一个天文台用波长 12.6 cm 的调频电磁波第一次向银河系发送了人类对外星人的问候。时至今日，人们虽然已经发现了太阳系外的行星，但还没有找到地外文明。目前已知的文明星球只有一个 —— 地球。生活在地球上的人们应该更加爱护自己的地球母亲。

1．（单选）根据电磁波谱选出下列各组电磁波，其中频率互相交错重叠，且波长顺序由短到长排列的是(　　)

A．微波、红外线、紫外线

B．γ射线、X射线、紫外线

C．紫外线、可见光、红外线

D．紫外线、X射线、γ射线

2．（单选））一种电磁波入射到半径为1 m的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱的区域是(　　)

A．γ射线　 B．可见光

C．无线电波   D．紫外线

3.　(多选)关于红外线的作用与来源，下列说法正确的是(　　)

A．一切物体都在不停地辐射红外线

B．红外线具有很强的热作用和荧光作用

C．红外线的显著作用是化学作用

D．红外线容易穿透云雾

4.（单选）关于电磁波谱，下列说法中正确的是(　　)。

A．电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波

B．红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的

C．伦琴射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的

D．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线

5．下列说法中符合实际的是(　　)。

A．在医院里常用X射线对病房和手术室消毒

B．医院里常用紫外线对病房和手术室消毒

C．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力

D．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力

6.可见光也是一种电磁波，某种可见光的波长为，则它的频率为是多少？已知光从真空中进入水中频率不变，但波长变短，若这种可见光进入水的波长变为，那么此光在水中的传播速度将变为多少？

参考答案

1.【答案】B

【解析】微波和红外线，红外线与紫外线在电磁波谱中不相邻，更不会频率重叠，A错误．紫外线、可见光、红外线虽相邻，但它们三者间有明确的界线，频率也不相重叠，C错误．在电磁波谱中紫外线、X射线、γ射线有重叠，γ射线波长最短，紫外线波长最长，故B正确，D错误．故选B.

【总结】据电磁波谱中各种电磁波的排列顺序、波长(或频率)大小关系分析、判断．

2.【答案】C

【解析】根据发生明显的衍射现象的条件可知障碍物或孔的尺寸和波长相差不多或比波长还要小．电磁波谱中无线电波的波长范围大约在104～102 m，而红外线的波长范围大约在10－1～10－6 m，可见光、紫外线、γ射线的波长更短，故只有无线电波才能发生明显的衍射现象．即选C.

3.【答案】　AD

【解析】荧光作用和化学作用都是紫外线的重要用途，红外线波长较可见光长，绕过障碍物能力强，易穿透云雾．

4.【答案】AB

【解析】长越长的无线电波波动性越显著，干涉、衍射现象易发生；从电磁波产生的机理可知γ射线是原子核受激发后产生的；不论物体温度高低如何都能辐射红外线，物体的温度越高，它辐射的红外线越强。

5.【答案】BD

【解析】紫外线具有杀菌、消毒的作用，X射线穿透能力较强，因此医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，用X射线透视人体；在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用射线的衍射能力较强，容易透过云雾烟尘，因而用波长较长的红外线，所以选项B、D正确。

6.【答案】解：根据波长、波速和频率的关系可知，所以
频率不变，波长变成；则波速；
答：它的频率为；进入水后速度变为；

【解析】从电磁波的公式入手分析，c是波速，其大小等于光速，即；同时光进入介质后，频率保持不变，根据波长可求得波速．
本题要求记住真空中电磁波速等于光速还要知道公式，同时明确光进入不同介质时频率不变，速度及波长发生变化．