人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电磁波谱精品学案

4　电磁波谱

[学习目标]

1．了解什么是电磁波谱，知道各种可见光和不可见光与无线电波一样，也是电磁波．

2．了解不同波长电磁波的特性及其主要用途．

一、电磁波谱

1．电磁波谱：按电磁波的波长大小或频率高低的顺序排列成谱，叫作电磁波谱．

2．按照波长从长到短依次排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．不同的电磁波由于具有不同的波长(频率)，具有不同的特性．

二、电磁波的特性及应用

1．无线电波：波长大于1mm(频率低于300GHz)的电磁波称作无线电波，主要用于通信、广播及其他信号传输．

雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生反射，以此来测定物体位置的无线电设备，其利用的是波长较短的微波．

2．红外线

(1)红外线是一种光波，波长比无线电波短，比可见光长．

(2)所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强．

(3)红外线的应用主要有红外遥感和红外体温计．

3．可见光：可见光的波长在400～760nm之间．

4．紫外线

(1)波长范围在5～370_nm之间，不能引起人的视觉．

(2)具有较高的能量，应用于灭菌消毒，具有较强的荧光效应，用来激发荧光物质发光．

5．X射线和γ射线

(1)X射线波长比紫外线短，有很强的穿透本领，用来检查金属构件内部有无裂纹或气孔，医学上用于检查人体的内部器官．

(2)γ射线波长比X射线更短，具有很高的能量，穿透力更强，医学上用来治疗某些癌症，工业上也可用于探测金属构件内部是否有缺陷．

判断下列说法的正误．

(1)各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线．(　×　)

(2)红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用．(　√　)

(3)低温物体不能辐射红外线．(　×　)

(4)紫外线在真空中的传播速度大于可见光在真空中的传播速度．(　×　)

(5)可利用红外线的荧光效应辨别人民币的真伪．(　×　)

(6)X射线的穿透本领比γ射线更强．(　×　)

一、电磁波谱

1．电磁波谱及介绍

无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来便构成了范围非常广阔的电磁波谱．如图1所示是按波长由长到短(频率由低到高)的顺序排列的．

图1

2．各种电磁波的共性

(1)在本质上都是电磁波，遵循相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义．

(2)都遵循公式v＝λf，在真空中的传播速度都是c＝3×108m/s．

(3)传播都不需要介质．

(4)都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．

(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(　　)

A．波长不同的电磁波在本质上完全相同

B．电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象

C．电磁波谱的频带很宽

D．电磁波的波长很短，所以电磁波的频带很窄

答案　AC

解析　电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的，只是波长或频率不同而已．其中波长最长的波跟波长最短的波之间的频率相差1020倍，因此电磁波谱的频带很宽．

针对训练1　(2016·上海卷)各种不同频率范围的电磁波按频率由高到低的排列顺序是(　　)

A．γ射线、紫外线、可见光、红外线

B．γ射线、红外线、紫外线、可见光

C．紫外线、可见光、红外线、γ射线

D．红外线、可见光、紫外线、γ射线

答案　A

解析　在电磁波谱中，各电磁波按照频率从低到高的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，所以选项A正确．

二、电磁波的特性及应用

导学探究　电磁波在我们日常生活中应用相当广泛，请你列举出下列电磁波的应用实例：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线．

答案　无线电波：收音机；红外线：红外线理疗仪；可见光：人看到的五彩缤纷的世界；紫外线：紫外线消毒灯；X射线：X光透视机；γ射线：γ射线探伤．

知识深化　不同电磁波的特性及应用

雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间是1μs，两次发射的时间间隔为100μs，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图2所示，已知图中ab＝bc，障碍物与雷达之间的距离是多大？

图2

答案　7.5×103m

解析　题图中a和c处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的，b处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来的无线电波时出现的，由ab＝bc可知，无线电波由发射到返回所用时间为50μs．设障碍物与雷达之间的距离为x，由题意可知无线电波来回时间为t＝50μs，由2x＝ct，得x＝＝m＝7.5×103m．

针对训练2　(多选)目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内．下列关于雷达和电磁波的说法正确的是(　　)

A．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3m至1.5m之间

B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的

C．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离

D．波长越短的电磁波，反射性能越强

答案　ACD

解析　由公式v＝λf可得，λmin＝＝m＝0.3m，λmax＝＝m＝1.5m，A正确；电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的，B错误；由雷达的工作原理可知C正确；波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能越强，D正确．

下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象，请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上．

(1)X光机，________．

(2)紫外线灯，________．

(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用________．

A．光的全反射

B．紫外线具有很强的荧光作用

C．紫外线具有杀菌消毒作用

D．X射线有很强的贯穿力

E．红外线具有显著的热效应

F．红外线波长较长，易发生衍射

答案　(1)D　(2)C　(3)E

解析　(1)X光机是用来透视人体内部器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了X射线，故选择D．

(2)紫外线灯主要是用来杀菌消毒的，因此它应用的是紫外线的杀菌消毒作用而非荧光作用，故选择C．

(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，故选择E．

针对训练3　关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是(　　)

A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体

B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康

C．电磁波频率最大的是γ射线，最容易用它来观察衍射现象

D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光

答案　D

解析　X射线有很强的穿透本领，常用于医学上透视人体，红外线没有，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波中频率最大的是γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，C错误；紫外线和X射线都具有明显的化学反应，可以使感光底片感光，D正确．