高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-4第十四章 电磁波5 电磁波谱学案及答案

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-4第十四章 电磁波5 电磁波谱学案及答案，共4页。学案主要包含了比较说明各种电磁波的产生机理，各种电磁波的共性和个性等内容，欢迎下载使用。




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(或频率)范围的电磁波的特性以及应用。


3．知道电磁波也具有能量，知道电磁波是一种物质。


4．了解阳光的成分以及其能量分布的大体情况。





在我们身边到处有电磁波的影子，它的应用更是比比皆是。下面列出的设备中工作时所发出的波，哪些不属于电磁波？(1)B超检查身体时发出的波；(2)微波炉加热食物时发出的波；(3)电视发射塔发出的波；(4)互联网光缆中传播的波；(5)电视机遥控器发出的波。








提示：超声波或次声波是机械波，而光波、微波、红外线都是电磁波，故只有(1)不是电磁波。





1．电磁波谱


把各种电磁波按波长或频率的大小顺序排列起来，就组成了________。按照波长从长到短依次排列成：________、______、________、________、________、______、______。


不同的电磁波由于具有不同的________，才具有不同的特性。


2．无线电波


波长大于1 mm(频率小于300 GHz)的电磁波是无线电波，主要用于______和______。


3．红外线


(1)它是一种光波，它的波长比无线电波短，比可见光长，不能引起人的视觉。


(2)所有______都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射____。


(3)主要应用于________和__________。


(4)它的热作用较强，衍射现象比可见光明显，能在云雾、烟尘中传播得较远。


4．可见光


可见光的波长在400 nm到760 nm之间。分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。不同颜色的光波长(频率)______。


5．紫外线


波长范围在5 nm到370 nm之间，不能引起人的视觉，紫外线具有______的能量，应用于________。还具有较强的______效应，用来激发荧光物质发光。


思考：人为什么不能长时间在太阳下暴晒？


6．X射线和γ射线


7．电磁波的能量


________的实验证实了电磁波的存在，________能加热食物，电磁波能在收音机或电视机天线回路产生________，都能说明电磁波有能量，电磁波是一种物质。


8．太阳辐射


太阳辐射中不仅有可见光，还有无线电波、红外线、紫外线、X射线、γ射线，其能量主要集中在______、______和________三个区域。可见光中主要以黄绿光附近的光最强，我们的眼睛正好对这一区域最敏感。





答案：1．电磁波谱 无线电波 微波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 频率(波长)


2．通信 广播


3．(2)物体 强 (3)红外遥感 红外高空摄影


4．不同


5．较高 杀菌消毒 荧光


思考


提示：紫外线的作用较强，人体适量接受太阳光里的紫外线照射，能促进钙质吸收。但过多地吸收紫外线，会对皮肤和眼睛造成伤害。


6．(1)人体透视


7．赫兹 微波炉 感应电流


8．可见光 红外线 紫外线





一、比较说明各种电磁波的产生机理、特征和用途


电磁波是一个大家族，从无线电波到γ射线组成电磁波谱，可见光只是这个谱系中很窄的一个波段。下面将这一家族的成员比较一下，便于了解。





无线电波和红外线有重叠部分，紫外线和X射线有重叠部分，X射线和γ射线也有重叠部分。


二、各种电磁波的共性和个性


共性：它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，都遵守公式v＝λf，它们在真空中的传播速度是c＝3.0×108 m/s，它们的传播都不需要介质，各波段之间的区别并没有绝对的意义。


个性：(1)不同电磁波的产生机理不同。


(2)不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长越容易发生干涉、衍射现象，波长越短观察干涉、衍射现象越困难。正是这些不同的特性决定了它们不同的用途。如X射线、γ射线等电磁波的波的特征很不明显，但穿透本领却很强，主要应用在探测和治疗；紫外线化学作用和荧光效应能应用在曝光灯、消毒柜等电器中；红外线的热作用强，衍射有明显的特征，应用于加热、遥测、遥感、红外摄像、红外制导；无线电波的波动性强，广泛地应用在通信、广播和导航等领域。


(3)电磁波，都遵守v＝λf，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，频率越大折射率越大，速度越小。





类型 射线特点的应用


【例题】 防治“非典”期间，在机场、车站等交通出入口，使用了红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它的发热病人，从而可以有效控制疫情的传播，关于红外线热像仪，下列说法中正确的是( )。


A．选择红外线进行检测，主要是因为红外线波长较大，容易发生明显衍射


B．红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测体温


C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用


D．一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同


解析：不同射线具有不同的特点，会有不同的用途。对红外线来说主要特点就是：一切物体都在不停地发射红外线，并且发射的能力跟温度有关。红外线热像仪就是应用了一切物体都在不停地发射红外线的特点。


答案：D


题后反思：红外线在现代科技和生活中应用广泛，我们要将它们与学过的有关知识联系起来。





触类旁通：请列举一下紫外线的作用。





答案：触类旁通


提示：①促使人体合成维生素D，但不能过多照射。②能杀死多种细菌，具有消毒功能。③紫外线的显著特征是化学作用。④使荧光物质发光，即荧光效应。





1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


2下列各组电磁波，按波长由长到短的正确排列是( )。


A．γ射线、红外线、紫外线、可见光


B．红外线、可见光、紫外线、γ射线


C．可见光、红外线、紫外线、γ射线


D．紫外线、可见光、红外线、γ射线


3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


4太阳风暴袭击地球时，不仅会影响通信，威胁卫星，而且会破坏臭氧层。臭氧层作为地球的保护伞，是因为臭氧能吸收太阳辐射中( )。


A．波长较短的可见光B．波长较长的可见光


C．波长较短的紫外线D．波长较长的红外线


5若某种紫外线的频率为1.5×1015 Hz，


(1)该紫外线的波长是多少？


(2)紫外线的主要作用有哪些？


(3)简要说明人体不接受紫外线辐射和大量辐射分别会产生什么后果？





答案：1．AB 波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。


2．B 在电磁波谱中，电磁波的波长从长到短排列顺序依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，由此可判定B项正确。


3．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，所以选项B、D正确。


4．C 臭氧层的主要作用就是吸收由太阳射向地球的紫外线，从而有效地对地球上的动植物起保护作用。作为人类，保护臭氧层就是保护我们自己。故正确的选项是C。


5．答案：(1)200 nm


(2)荧光作用，灭菌消毒作用


(3)不接受紫外线照射时，不能杀死人体内的一些细菌，人的抗病能力也较弱，也不利于钙和磷的吸收；紫外线照射过量，则会伤害皮肤，使体内的遗传物质受损，会把正常细胞变成癌细胞。








电磁波谱
无线电波
红外线
可见光
紫外线
X射线
γ射线
波长
大于1 mm
大于760 nm
760～400 nm
370～5 nm
波长更短
波长最短
宏观产生机理
LC电路
一切物体都不停地发射红外线
太阳或光源
高温物体发出的光含有紫外线
高速粒子流撞击固体物质时产生
核辐射
微观产生机理
振荡电路中的电子运动
原子的外层电子受到激发
原子内层电子受到激发
原子核受到激发
主要特征
波动性强，易衍射
热作用强
引起视觉、感光作用
化学作用、荧光效应
穿透能力强
穿透能力最强
主要用途
通信、广播、导航
加热、遥测、遥感、红外摄影、夜视
照明、照相
日光灯、灭菌消毒
检查、探测、透视
探测、医疗