粤教版高中物理选择性必修第二册第4章第3节电磁波的发射、传播和接收第4节电磁波谱课件

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第四章　电磁振荡与电磁波第三节　电磁波的发射、传播和接收　第四节　电磁波谱必备知识·自主预习储备01[知识梳理]知识点一　电磁波的发射1．有效发射条件(1)振荡频率______。(2)LC振荡电路的电场、磁场分散到______________。2．开放电路：为了满足发射条件，可以____电容器两极板的正对面积，____极板间距，使电容器变成两条长直导线，一条深入高空成为____，另一条接入地下成为____。足够高尽可能大的空间减小增大天线地线3．电磁波的调制(1)定义：把低频电信号“加载”到高频振荡电流上的过程称为____。(2)分类①调幅：使高频电磁波的____随信号的强弱而改变。②调频：使高频电磁波的____随信号的强弱而改变。调制振幅频率知识点二　电磁波的传播1．无线电波的三种传播方式____、____和________。2．传播特点(1)地波：沿地球表面空间传播的无线电波。在无线电通信和导航中，通常采用地波的形式传播____、中波和中短波。(2)天波：利用大气层中电离层的____来传播的无线电波。____最适合采用天波的形式传播。(3)空间波：像光束那样沿____传播的无线电波。这种传播方式适用于超短波和____，此外卫星中继通信，卫星电视转播等也主要是利用空间波作为传输途径。地波天波直线传播长波反射短波直线微波知识点三　电磁波的接收1．电谐振现象：当接收电路的________跟收到的电磁波的频率____时，接收电路中产生电流最强的现象。与机械振动中的____现象类似。2．调谐：在无线电技术中，对空间存在的各种频率电磁波，需要选择某一特定的____接收的过程。3．调谐电路(1)定义：能够____的接收电路。(2)应用：调节调谐电路可调____或____，改变电路的________，使它与要接收的电台的电磁波的频率____。4．解调：从高频振荡电流中筛选出所携带的低频信号电流的过程。固有频率相同共振频率调谐电容电感固有频率相同知识点四　电磁波谱1．认识电磁波谱电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，把这些电磁波按____或____大小的顺序排列起来，就构成了________。波长频率电磁波谱2．电磁波的特性及应用(1)无线电波。①特点：波长大于1 mm(频率小于300 GHz)。②应用：____主要用于超远程无线电通信和导航；____主要用于调幅广播、电报及通信；____主要用于远距离短波通信及调幅广播；____主要用于调频广播、电视、卫星导航和雷达，微波炉可利用高功率的微波对食物进行加热。长波中波短波微波(2)红外线和紫外线的应用。①红外线：具有明显的______。利用红外线的这种热效应，制成了__________、红外线炉等；利用红外线使特制底片感光的性质还可制成__________、红外遥感器等。②紫外线：紫外线能使很多物质发出____，很容易让底片感光。当适量紫外线照射人体时，能使人体合成_______，可以预防佝偻病，但过量的紫外线会伤害人体，应注意防护。紫外线还具有____作用，医院里的病房利用紫外线____；银行利用紫外线灯鉴别钞票的____。热效应红外线烤箱红外摄影仪荧光维生素D杀菌消毒真伪(3)X射线和γ射线的应用。①X射线：穿透力____，在医学上常用X光照片辅助进行____诊断。长期暴露在X射线下，会对人体造成很大伤害。②γ射线：从原子核__发出的电磁波，能量较高，穿透力____，对生物的破坏力很大。医学上常用来摧毁病变的癌细胞。较强疾病内很强[基础自测]1．思考判断(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)振荡频率足够高的开放电路才能发射电磁波。 (　)(2)电磁波波长较长的波贯穿障碍物的能力强。 (　)(3)电磁波波长较短的波能量大，穿透能力强。 (　)(4)可见光是整个电磁波谱中极狭窄的一段，其中红光波长最长。 (　)(5)红外线属于可见光。 (　)(6)紫外线有明显的热效应。 (　)√×√√×× √3．(多选)下列说法正确的是(　　)A．夏天太阳光把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最强的B．医院里用X射线进行人体透视，是因为它是各种电磁波中穿透本领最大的C．在热学中所说的热辐射就是指红外线辐射D．医院里的病房利用紫外线消毒，是因其有杀菌作用CD　[热效应最强的是红外线，热辐射即红外线辐射，A错误，C正确；穿透本领最强的是γ射线，B错误；紫外线具有杀菌作用，D正确。]√√关键能力·情境探究达成02考点1　电磁波的发射、传播和接收考点2　电磁波的应用(1)1895年，一位年轻的意大利人马可尼(公元1874～1937年)发明了无线电通信技术。从此，携带了人类信息的电磁波开始在空间自由旅行，人们不必依赖电线就可以在遥远的地方互通信息。电视台发射电视信号为什么要建高耸入云的发射塔呢？提示：电视信号要有效地发射出去，必须采用高频开放电路，电视信号所用电磁波的波长比较短，以直线传播为主，遇到障碍物会被阻挡，所以发射天线要架得高一些。(2)红外体温计不用与人体接触便可以迅速测量体温，你知道它的工作原理吗？提示：根据体温越高，辐射红外线越强的原理。考点1　电磁波的发射、传播和接收1．电磁波的发射：由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流，用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去，如图所示。2．调制(1)使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制。(2)调制方法。调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变。调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变。3．电磁波的接收：天线接收到的所有的电磁波，经调谐选择出所需要的电磁波，再经解调取出携带的信号，放大后再还原成声音或图像的过程。4．调谐和解调的区别：调谐就是一个选台的过程，即选携带有用信号的高频振荡电流，在接收电路中产生最强的感应电流的过程；解调是将高频电流中携带的有用信号分离出来的过程。【典例1】　(多选)关于电磁波的发射和接收，下列说法正确的是(　　)A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路B．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程[思路点拨]　解此题关键有两点：(1)明确有效发射电磁波的条件。(2)明确电谐振、检波的概念。√√√BCD　[有效发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流的频率较低，不能直接用来发射电磁波；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似；电视机显示图像时，必须通过检波过程，把有效的信号从高频信号中取出来，否则就不能显示。故A错误，B、C、D正确。][跟进训练]1．关于电磁波的发射和接收，下列说法正确的是(　　)A．为了将信号发射出去，先要进行解调B．为了从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来，就要进行解调C．为了从高频电流中取出声音信号，就要进行调频D．利用开放电路可以有效地把电磁波发射出去D　[为了将信号发射出去，首先要进行调制，A错误；从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来，要进行调谐，B错误；从高频电流中取出声音信号，需要进行解调，C错误；利用开放电路可以有效地发射电磁波，D错误。]√考点2　电磁波的应用1．各种电磁波的特点及应用2．不同电磁波的特性总结(1)不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长，越容易产生干涉、衍射现象；波长越短，穿透能力越强。(2)同频率的电磁波在不同介质中传播速度不同。不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越大，折射率越大，速度越小。3．对X射线和γ射线的两点说明(1)X射线和γ射线在真空或空气中的传播速度相同，但它们的频率不同，所以在同一介质中的传播速度也不相同。(2)X射线与γ射线都具有穿透能力，但γ射线的穿透能力更强。X射线能穿过人体，通常做人体透视；而γ射线可以穿过几厘米厚的铅板，可以探测金属砂眼。【典例2】　(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(　　)A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射D．在电磁波谱中，更容易发生衍射现象的是γ射线AB　[X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故B正确；在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越大，波动性越强，越容易发生干涉、衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，故C、D错误。]√√[跟进训练]2．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．电磁波中频率最大的为γ射线，最容易发生衍射现象D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光D　[X射线有很高的穿透本领，常用于医学透视人体，但红外线没有很高的穿透本领，选项A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，选项B错误；电磁波中频率最大的为γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，选项C错误。]√学习效果·随堂评估自测031．(2022·江苏阜宁实验高中高二阶段练习)赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波，为无线电技术的发展开拓了道路。下列器件中，既使用了电磁波接收技术，又使用了电磁波发射技术的是(　　)A．电吹风　B．洗衣机　C．电熨斗　D．手机D　[电吹风是消耗电能产生热能与风能的器件，与电磁波发射和接收无关，故A错误；洗衣机是消耗电能产生动能的器件，与电磁波发射和接收无关，故B错误；电熨斗是消耗电能产生热能的器件，与电磁波发射和接收无关，故C错误；手机同时使用了电磁波接收和发射技术，故D正确。]1234√2．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B　[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，B正确，D错误。]1234√ 1234√4．(多选)下列说法符合实际的是(　　)A．在医院里常用X射线对病房和手术室消毒B．在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BD　[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，所以答案为BD。]1234√√回归本节内容，自我完成以下问题：1．发射电磁波的振荡电路的特点是什么？提示：(1)要有足够高的振荡频率。(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去。2．调制的两种方法是什么？提示：调幅和调频。3．各种电磁波的共性是什么？提示：(1)它们在本质上都是电磁波，遵从相同的波动规律。(2)它们在真空中的传播速度相同，都等于光速。(3)他们的传播都不需要介质。(4)他们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。4．各种电磁波的个性是什么？提示：(1)不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长越容易产生干涉、明显衍射现象，波长越短穿透能力越强。(2)相同频率的电磁波，在不同介质中传播速度不同；不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越大，速度越小。