初中物理苏科版（2024）八年级上册（2024）五、人眼看不见的光精品教学课件ppt

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经过前一阶段的学习，我们对光的色散有了进一步的了解，那么，除了太阳光色散光带上可以被人眼看见的七种色光，还有其他光吗？
观察图（a）—图（d），你知道它们的工作原理是什么吗？
红外线的其他特点、红外成像原理
太阳光色散光带的红光外侧看不见的光叫做红外线。太阳光色散光带的紫光外侧看不见的光叫做紫外线。
1800 年，英国科学家赫歇尔（Frederick William Herschel ，1738—1822）在研究各种色光的热效应时发现一个奇怪的现象：当温度计放在色散光带红光外侧时，其示数也会增大。由此，他推测这一区域存在一种人眼看不见的光。今天，人们利用灵敏的温度传感器，很容易再现赫歇尔当年的实验现象。
如图 3-41 所示，一束白光通过三棱镜获得色散光带，将温度传感器与计算机连接，把温度传感器探头分别放在红光内侧和外侧，你观察到什么现象？这说明什么问题？
当温度传感器探头放在红光外侧时，在计算机屏幕上可以看到温度随着时间上升的图像，如图 3-42 所示。
实验发现，太阳光中，除了人眼能感受到的可见光，还有一些光人眼无法察觉，这些光称为不可见光。在色散光带红光外侧能使物体发热的不可见光，称为红外线（infrared ray ）。红外线具有比较显著的热效应。
由此可见，红外线人眼虽看不到，但可以用灵敏温度计来检验它们的存在。
①红外线具有显著的热效应，能使被照射的物体发热；②太阳的热主要就是通过红外线辐射的形式传送到地球的；③物体能吸收红外线，也能向外辐射红外线。
1. 红外线的特点：
2. 红外线的应用：
响尾蛇的视力很差，但体内有一红外线定位器官，依靠红外线定位，它能准确地捕捉猎物，根据这一原理，发明了响尾蛇导弹。
用红外胶片拍摄的“热谱图”
　　野生东北虎进村吃牛，被红外线相机逮个正着。
红外夜视仪在军事上有着重要的作用。
自然界中的物体都在不停地辐射红外线。物体辐射的红外线的强度与温度有关，因此可以通过物体辐射的红外线来测量物体的温度。例如，在机场、铁路车站、医院等人流密集的入口处， 可以利用红外热成像仪检测人体的温度，如图3-43所示。在工业领域，还可以借助红外线检 测设备准确识别机械设备正在发热的疑似故障位置，从而可以实现在线工业检测、设备维护等。红外线在遥控技术、远距离探测、医学等方面也有广泛的应用。          
生活•物理•社会 红外线的应用
红外线与可见光一样，能发生反射、折射现象，能透过透明的物体，也能被物质吸收.除此之外，红外线还有一些其他特点. 理论分析和实验研究表明，不仅太阳光中有红外线，而且任何温度高于绝对零度的物体(如人体等)都在不停地辐射红外线.即使是冰和雪，因为它们的温度也远远高于绝对零度，所以也在不断地辐射红外线.因此，红外线的最大特点是普遍存在于自然界中.也就是说，任何“热”的物体都能辐射红外线.因此，红外线又称为热辐射线，简称热辐射.红外线的这一特点，使得红外探测器能征服黑暗，24 h对目标进行全天候监视.
红外线和可见光相比的另一个特点是色彩丰富多样.由于可见光最长的波长比最短的波长长1倍(780~380 nm),所以也叫作一个倍频程.而红外线最长的波长是最短的波长的10倍，即具有10个倍频程.因此，如果可见光能表现为7种颜色，则红外线便可能表现为70种颜色，显示了丰富的色彩.
红外线透过烟雾的性能好，这是它的又一个特点。
红外线与可见光一样能通过透镜成像，在对红外线敏感的专门底片上感光、显影.红外摄影的原理与普通摄影相同，区别在于红外摄影是以人眼看不见的红外线作为照明光源进行拍摄的.在CCD/CMOS成像的数码相机和数码摄像机普及以前，拍摄红外照片需要专用的红外胶片，拍摄和冲印的技术难度较大，成本也高。
数码相机(包括数码摄像机)的出现，给红外线摄影带来了便利。
数码相机中的CCD/CMOS本身的感光范围是400～1200 nm,包含可见光和 部分红外线(700～1200 nm的红外区域也被称为近红外线).所有采用CCD/ CMOS成像的数码影像设备都能够对红外线感光.但是在自然光线下，由于可见光 的强度远远大于红外光，所以在数码影像中看不出红外线效应，这时所得到的只是普通影像.如果在镜头前加装一块红外线滤镜(infrared filter),将可见光滤除，这时CCD接收到的只有红外线，生成的图像自然也就是红外照片了.
这就是数码红外线摄影的基本原理，要拍摄数码红外线影像，您需要：一台数码相机CDC)或手提摄像机(DV)、一块红外线滤镜(IR filter),如下图中所示的一组红外照片，充分说明红外成像的广泛使用.
1801年，德国物理学家里特（Jhann Wilhelm Ritter ，1776—1810 ） 偶然发现，放在太阳光色散光带紫光外侧的照相底片感光了。里特没有忽视这个小问题，经过反复研究，终于发现这里有一种不可见光——紫外线 （ultravilet ray ）。
把感光胶片放在色散光带紫光外侧，发现胶片仍会感光。
① 紫外线最显著的特点就是它能使荧光物质发光。
1. 紫外线的特点及应用
如图 3-44 所示，验钞机利用紫外线的这种性质鉴别人民币的真伪。
③紫外线与人类的生活、健康密切相关。适当的紫外线照射对人体有益；紫外线能合成维生素D促进钙的吸收。
过量的紫外线照射则对人体有害，它能引发白内障，导致皮肤过早衰老甚至发生癌变。因此，人们越来越重视对紫外线过量照射的防护。
科学家戴着防护眼镜在紫外线下进行实验。
电焊时发出的弧光含有大量紫外线，工人戴上特制的防护面罩。
登山运动员都要戴特制的黑色眼镜。
臭氧（O3 ）是一种有轻微腥臭气 味的淡蓝色气体，主要聚集在离地面10~50 km的平流层内，科学家称之为臭氧层。
臭氧层是地球的“保护伞”（图 3-46），它能吸收绝大部分来自太阳的紫外线，使地球上的生物免受强烈紫外线的直接照射。
生活•物理•社会 紫外线与臭氧层
但是，由于人类大量使用会破坏臭氧层的氯氟碳化物， 如早期冰箱中所用的氟利昂等，它们蒸发出的气体释放到大气层中，破坏了大气臭氧层，导致臭氧层的浓度越来越稀薄，甚至在南极上空形成了臭氧层空洞（图 3-47），使得太阳对地球表面的紫外辐射量增加，对生态环境和人类健康产生了严重影响。因此，全世界的科学家都在呼吁“拯救臭氧层，禁止使用氯氟碳化物”。自 2007 年 7 月 1 日起， 我国禁止生产以氯氟碳化物为制冷剂、发 泡剂的家用电器产品。保护臭氧层，从我做起，从身边的小事做起。尽量使用带有 “爱护臭氧层”或“无氯氟碳化物”标志的产品，用实际行动保护臭氧层，保护人类赖以生存的地球家园。
1. 一些大型商场、酒店等公共场所的卫生间， 常使用感应水龙头， 只需将手放在水龙头的出水口附近就能自动出水（图3-48），离开后即停止出水。你知道这种感应水龙头的工作原理吗？查阅相关资料， 并与同学交流。
1.感应装置：感应水龙头内部装有一个感应器，一般采用红外线或超声波感应器。感应器 能够发射出特定频率的红外线或超声波，并接收反射回来的信号。 2.人体接近：当有人靠近感应水龙头时，人体会反射出红外线或超声波。感应器会检测到这个信号，并以此作为触发条件。
视频欣赏-生活•物理 趣味答题
2. 天气预报中常出现的“紫外线指数”、防紫外线用品上标注的 “防晒系数”（SPF），它们的含义是什么？查阅相关资料，并与同学交流。
(1)紫外线指数是指在一天中太阳在天空中的位置最高时(一般是在中午前后), 到达地面的太阳光线中的紫外线辐射对人体皮肤的可能损伤程度.紫外线对人类皮肤的损害是根据“红斑作用光谱曲线”做出的，这一光谱曲线已被国际光照委员会采纳，用来代表人类皮肤对太阳紫外线的平均反应.
(2)紫外线指数预报 气象部门通过分析气象条件对紫外线辐射的影响程度，研究什么样的气象条件下紫外线辐射比较强，什么样的气象条件使紫外线辐射减弱，据此发布紫外线指 数预报，以指导公众采取适当的防护措施.紫外线指数用0～15的数字来表示.通 常规定，夜间的紫外线指数为0;在热带、高原地区，晴天无云时的紫外线指数为15.紫外线指数越大，表示在越短的时间里紫外线对皮肤的伤害越强.
(3)防晒用品及其防晒指数： 保护肌肤免受紫外线伤害的防晒用品上标有“SPF”值.“SPF”即防晒系数，这是在日本和美国的品牌所使用的算法，而以法国为主的欧洲 国家，则是以“IP”来表示.它们都是紫外线防御的化妆品效果的定量表示，其比例为IP×2=SPF.我国也是采用SPF的算法.SPF的值可用以下的公式计算得出： SPF=涂抹防晒剂部分的MED/未涂抹防晒剂部分的MED.公式中的MED(mini- mumerythema dse),其定义为“造成皮肤出现微弱红斑所需的最低紫外线量”。 假如皮肤直接受到晒射而产生微弱红斑的时间为20min,而某个防晒用品的SPF=6,即表示该防晒用品能保持6×20min=120min的防晒功能.SPF值越高，其防晒效果也越佳.
1 ．电视遥控器实现对电视机的控制，依靠的是 ( )A ．红外线 B ．紫外线 C ．可见光 D ．超声波
2 ．关于红外线下列说法正确的是 ( )A ．0℃以下的物体不发出红外线 B ．红外线是可以被人眼直接观察到的光 C ．不同物体辐射的红外线强度相同 D ．温度越高的物体辐射出的红外线越强
3 ．小下列关于红外线和紫外线的描述正确的是 ( )A ．家庭淋浴间的“浴霸”装有紫外线灯泡，主要用于照明和杀菌消毒B ．红外线和紫外线是不可见光，是一种假想的光，实际并不存在 C ．红外激光笔发出的光是红色的，所以红外线是红色的D ．测温枪根据接收到的人体红外线强度，来测出人体的温度
4 ．下列现象中：①夜视仪、②遥控器、③医院用的消毒灯、④使钞票上的防伪荧光物质发光，属于紫外线应用的有 ( )A ．只有①②正确 B ．只有①④正确C ．只有②③正确 D ．只有③④正确
5 ．家用电器的遥控器发出的“光” ，能用来控制电视机、空调等； 验钞机发出的“光” ，能使 钞票上的荧光物质发光。对于它们发出的“光” ，下列说法中正确的是 ( )A ．遥控器发出的“光”具有荧光效应 B ．验钞机发出的“光”具有热效应C ．验钞机发出的“光”可用来杀灭细菌 D ．遥控器和验钞机发出的“光”相同
A ．A 处应是紫光，B 处应是红光B ．区域①的不可见光可使荧光物质发光C ．若仅将白色光屏换成红色光屏，则光屏上只有绿色光带D ．若仅在白色光屏与三棱镜间放一块红色玻璃，则光屏上只有红色光带
6 ．如图所示，太阳光通过三棱镜后，会在白色光屏上形成一条彩色光带，光屏上以A 、B分界点标出了三个区域①②③ , 以下说法正确的是 ( )
A ．上述实验表明太阳光是由多种色光混合而成的B ．将温度计放到 AB 范围 A 处的外侧，会看到温度上升 C ．将照相底片放到 AB 范围 B 处的外侧，底片会感光D ．如果在白屏与三棱镜之间竖直放一块蓝色玻璃，则白屏上蓝色光消失，留下其他颜色的光
7 ．如图，将一束太阳光投射到玻璃三棱镜上，在棱镜后侧白色光屏上的 AB 范围内观察到不同颜色的光，则下列说法中不正确的是 ( )