25-26学年物理(人教版)选择性必修二课件：4.4 电磁波谱

第4节　电磁波谱第四章　电磁振荡与电磁波1.知道什么是电磁波谱,知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序。2.了解不同波长电磁波的特征及主要用途。学习目标目 录CONTENTS知识点1知识点二　电磁波的特性及应用知识点一　电磁波谱知识点一　电磁波谱　　　(1)天空为什么是蓝的?(2)为什么傍晚的阳光比较红?提示　(1)大气把阳光向四面八方散射,而波长较短的光比波长较长的光更容易被大气散射,再加上空气分子对紫光的吸收能力比较强和人的眼睛对紫光不太敏感,所以天空看起来是蓝色的。(2)大气对波长较短的光吸收较强,傍晚的阳光在穿过厚厚的大气层时,蓝光、紫光等大部分被吸收掉了,剩下红光、橙光透过大气层射入我们的眼睛,所以傍晚的阳光比较红。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、________、可见光、________、X射线、γ射线等。不同电磁波具有不同的______________,具有不同的特性。3.红外线(1)红外线是一种光波,波长比无线电波____,比可见光____。(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____。(3)红外线的应用主要有__________技术和红外体温计。红外线紫外线波长(频率)短长强红外遥感4.紫外线(1)波长范围在__________________之间,不能引起人的视觉。 (2)具有______的能量,应用于灭菌消毒,具有较强的______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____,有很强的______本领,工业上,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______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的缺陷。5~370 nm较高荧光短穿透很高6.各种电磁波的共性与个性(1)共性①本质上相同,都是电磁波,遵从相同的波动规律。②都遵循公式v=λf,它们在真空中的传播速度都是c=3.0×108 m/s。③它们的传播都不需要介质。④它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。(2)个性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相同频率的电磁波,在不同介质中速度不同;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。【思考】1.电磁波的共同规律有哪些?提示　(1)电磁波是横波,传播不需要介质。(2)电磁波在真空中的传播速度都等于光速c。(3)电磁波都能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。2.为什么通信、广播用无线电波,而不用其他电磁波?提示　无线电波是电磁波谱中波长最长的电磁波,波长越长的电磁波衍射能力越强,可以绕过障碍物继续传播,故通信、广播用无线电波。3.为什么超远程无线电利用无线电波中的长波波段,而雷达利用微波波段?提示　根据波的衍射特性,波长越长,越容易绕过障碍物,所以超远程无线电利用长波波段。微波波长短,传播时直线性好,雷达正是利用了微波直线传播性好的特点。4.为何是“红灯停、绿灯行”,而不是“红灯行、绿灯停”?提示　因为红光穿透云雾的能力较强,可使驾驶员首先看到红灯,从而提醒驾驶员尽早减速,以保证行车安全。例1 按频率由小到大,下列电磁波谱排列顺序正确的是(　　)A.红外线、无线电波、紫外线、可见光、γ射线、X射线B.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线C.γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波D.无线电波、紫外线、可见光、红外线、X射线、γ射线解析　波长越长,频率越小,按照波长逐渐变小,即频率逐渐变大的顺序,电磁波谱可大致分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线(伽马射线),故B正确。BABD训练1 (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射线是电磁波谱中波长最短的电磁波,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,无线电波一般可用于通信解析　X射线具有较强的穿透能力且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射线比X射线的波长短、频率高,故B正确;紫外线比紫光的波长短,紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射,故C错误;在电磁波谱中,无线电波的波长较长,一般可用于通信,故D正确。知识点二　电磁波的特性及应用不同电磁波的特性及应用【思考判断】 (1)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。( )(2)可利用红外线的荧光效应辨别人民币的真伪。( )(3)X射线的穿透本领比γ射线更强。( )×××A例2 (2025·河北唐山高二期末)红外线是电磁波,下列关于电磁波的说法错误的是(　　)A.由于红外线的波长比可见光长,所以比可见光更难发生干涉、衍射B.紫外线有助于人体合成维生素DC.医学上用X射线透视人体,检查体内病变等D.一切物体都在不停地发射红外线解析　相对而言,波长越长越容易绕过障碍物、经过孔径而发生衍射现象,因为红外线比可见光波长长,因此更容易发生衍射,故A错误;适量照晒紫外线有助于人体合成维生素D,故B正确;医学上用X射线透视人体,检查体内病变等,故C正确;一切物体都在不停地发射红外线,故D正确。C训练2 (2025·江苏无锡期中)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.紫外线具有很强的荧光作用B.紫外线具有杀菌消毒作用C.红外线具有显著的热效应D.X射线具有很强的穿透力解析　“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C正确。ACD训练3 (多选)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz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0.3 m至1.5 m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 随堂对点自测2A1.(电磁波谱)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。ACD2.(电磁波的特性及应用)(多选)电磁波谱家族有众多的成员。电磁波在工农业生产、医疗和现代科技中有广泛的应用,关于如图所示四幅图中应用原理的说法正确的是(　 　)A.图甲表示医院对患者进行的放射治疗,它利用的是γ射线B.图乙中为体温枪,它可以探测并转化无线电波C.图丙中为微波炉,它是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的D.图丁中为紫外灯,它是利用紫外线消毒的解析　医院的放射治疗,是利用γ射线频率大,穿透能力强,A正确;体温枪利用的是红外线,又称为红外测温仪,其测温原理是所有物体都发射红外线,物体的温度越高,所发出的红外辐射能力越强,B错误;微波是电磁波的一部分,食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧,内能增大,温度升高,达到加热的目的,C正确;紫外灯利用紫外线消毒,D正确。课后巩固训练3B题组一　电磁波谱1.在电磁波谱中,红外线、可见光和X射线三个波段的频率高低关系是(　　)A.红外线的频率最高,可见光的频率最低B.X射线的频率最高,红外线的频率最低C.可见光的频率最高,红外线的频率最低D.X射线的频率最高,可见光的频率最低解析　在电磁波谱中,红外线、可见光和X射线按照频率从高到低的排列顺序是:X射线、可见光、红外线,故B正确。基础对点练D2.(2025·江苏徐州月考)电焊作业时,会产生对人体有害的电焊弧光,辐射出大量频率为1.0×1015 Hz的电磁波。根据如图所示的电磁波谱,判断它属于哪种电磁波(　　)A.微波B.红外线C.X射线D.紫外线解析　根据c=λf,解得λ=3×10-7 m,根据电磁波谱,可知它属于紫外线,故D正确。B题组二　电磁波的特性及应用3.(2025·福建漳州高二期末)历史上许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程,关于电磁波技术的应用,下列说法正确的是(　　)A.医学上常用X射线杀菌消毒B.电视机遥控器可用红外线遥控C.铁路、民航等安检口使用紫外线对行李内物品进行检测D.用烤箱烤面包时,烤箱中会有淡红色的光,这是一种红外线解析　医学上常用紫外线杀菌消毒,A错误;电视机遥控器可用红外线遥控,B正确;铁路、民航等安检口使用X射线对行李内物品进行检测,C错误;用烤箱烤面包时,烤箱中会有淡红色的光,这是一种可见光,红外线是不可见的,D错误。AD4.(多选)(2025·山东聊城高二期中)下列有关电磁波的特性和应用,说法正确的是(　　)A.X射线有很高的穿透本领,常用于医学上透视人体,诊断病情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,常用于卫星通信、电视等信号传输D.紫外线和X射线都可以使感光底片感光解析　X射线有很高的穿透本领,常用于医学上透视人体,诊断病情,故A正确;过强的紫外线照射会晒伤人的皮肤,影响健康,故B错误;电磁波中频率最大的为γ射线,无线电波常用于卫星通信、电视等信号传输,故C错误;紫外线和X射线都可以使感光底片感光,故D正确。D5.(2025·辽宁葫芦岛高二期中)关于电磁波的特性和应用,下列说法正确的是(　　)A.微波有很高的穿透本领,常用于医学上透视人体B.当体温超过37°时人体才辐射红外线C.电磁波中频率最大的是可见光D.X射线可以使感光底片感光解析　X射线有很高的穿透本领,常用于医学透视人体,微波是无线电波,故A错误;自然界中所有物体都在不停地向外辐射红外线,故B错误;电磁波中频率最大的是γ射线,故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,故D正确。BD6.(多选)下列叙述正确的是(　　)A.电磁波中最容易发生衍射现象的是γ射线B.验钞机应用紫外线的荧光效应检验钞票的真假C.紫外线可以用来加热理疗D.不同波长的电磁波,波长越短其频率越高解析　电磁波中,波长越长越容易发生衍射现象,γ射线是波长最短的电磁波,A错误;紫外线有使荧光物质发光的特性,常用来验钞,B正确;红外线可以用来加热理疗,C错误;根据电磁波波速、波长与频率的关系可知,波长越短频率越高,D正确。ABD7.(多选)(2025·浙江宁波高二阶段检测)对下列现象解释正确的是(　 　)A.图甲手机的卫星通信功能可以利用微波进行信号传输B.图乙利用紫外线杀菌、消毒C.图丙医院放射科给病人做CT是利用γ射线照射人体进行透视D.图丁可见光中红光的波长比紫光要长解析　微波可以用于卫星通信、电视等的信号传输,故手机的卫星通信功能可以利用微波进行信号传输,故A正确;图乙紫外线具有杀菌、消毒作用,故B正确;X射线具有较强的穿透能力,可以对人体进行透视,故C错误;可见光中红光的波长最长,因此可见光中红光的波长比紫光要长,故D正确。A8.电磁波按波长大小的顺序把它们排列成谱,如图所示,由电磁波谱可知(　　)A.微波是不可见光B.红外线可以灭菌消毒C.紫外线的波长比红外线长D.X射线能在磁场中偏转,穿透力较强,可用来进行人体透视解析　微波是不可见光,选项A正确;红外线有热效应,紫外线可以灭菌消毒,选项B错误;紫外线的波长比红外线短,选项C错误;X射线是电磁波,不带电,在磁场中不偏转,选项D错误。B 综合提升练A10.下列说法正确的是(　　)A.交警通过发射超声波测量车速利用了波的多普勒效应B.紫外线的穿透本领较强,医疗方面可以杀菌消毒还可以透视C.医生用超声波检查胆结石,是因为超声波波长较长,遇到结石更容易发生衍射D.第四代移动通信系统(4G)采用1 880~2 690 MHz间的四个频段,该电磁波信号的磁感应强度随时间是均匀变化的解析　交警通过发射超声波测量车速利用了波的多普勒效应,A正确;紫外线可以杀菌消毒,但不能透视,B错误;医生用超声波检查胆结石,是因为超声波波长较短,遇到结石不容易发生衍射,C错误;第四代移动通信系统(4G)采用1 880~2 690 MHz间的四个频段,该电磁波信号的磁感应强度随时间是周期性变化的,D错误。D11.蓝牙是一种使用2.4 GHz频段的无线电波支持设备短距离通信的技术,能在手机、无线耳机、智能手环、打印机等众多设备之间进行信息交换,则(　　)A.这个频段的电磁波比γ射线能量更高B.这个频段的电磁波比紫外线更难观察到明显衍射现象C.蓝牙信号“穿墙”时,在墙壁中的传播速度大于3×108 m/sD.智能手机中集成的蓝牙模块有发射和接收电磁波的功能解析　γ射线是电磁波谱中能量最高的,A错误;蓝牙的频段为2.4 GHz的无线电波,低于紫外线的频段,由波长、频率及波速关系c=λf可知,蓝牙的频段的波长比紫外线长,故比紫外线更容易观察到明显衍射现象,B错误;电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s,在介质中的传播速度会变小,C错误;智能手机利用蓝牙技术进行信息交换,则智能手机中集成的蓝牙模块有发射和接收电磁波的功能,D正确。C12.我们的生活已经离不开电磁波,如:GPS定位系统使用频率为10.23 MHz(1 MHz=106 Hz)的电磁波,手机工作时使用频率为800~1 900 MHz的电磁波,家用5GWi-Fi使用频率约为5 725 MHz的电磁波,地铁行李安检时使用频率为1018Hz的电磁波。关于这四种电磁波的说法正确的是(　　)A.家用5GWi-Fi使用的电磁波的衍射现象最明显B.GPS定位系统使用的电磁波的能量最强C.地铁行李安检时使用的电磁波具有较强的穿透本领D.手机工作时使用的电磁波是纵波,不能产生偏振现象解析　家用5GWi-Fi使用的电磁波的频率较高,所以其波长较短,故其衍射现象不明显,故A错误;GPS定位系统使用的电磁波比家用5GWi-Fi使用的电磁波的频率要低,根据电磁波的频率越高,能量越大,可知GPS定位系统使用的电磁波的能量不是最强的,故B错误;地铁行李安检时使用频率为1018Hz的电磁波,频率非常高,这种电磁波具有较强的穿透本领,故C正确;手机工作时使用的电磁波为横波,能产生偏振现象,故D错误。