1、4电磁波谱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以及应用。一、电磁波谱1电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线等。不同电磁波具有不同的波长(频率)，具有不同的特性。2电磁波谱就是按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成的谱。二、无线电波1技术上把波长大于1 mm(频率小于300 GHz)的电磁波称作无线电波，并按波长(频率)划分为若干波段。2无线电波广泛应用于通信、广播及其他信号传输。(1)广播、电视应用了无线电波传输信息。(2)雷达是利用无线电波的反射来测定物体位置的无线电设备，它用的是微波。(3)移动电
2、话既能发射电磁波，同时它又捕捉空中的电磁波。(4)天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波，进行天体物理研究。三、红外线1红外线的波长比无线电波短，比可见光长。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。2应用：夜视仪器、红外摄影、红外遥感技术、红外体温计。四、可见光1能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为可见光。2可见光的波长为400760 nm，波长(频率)范围不同的光表现为不同的颜色。五、紫外线1在紫光之外，波长范围为5370 nm的电磁波是紫外线。2特征：具有较高的能量。3应用：灭菌消毒、促进钙的吸收、设计防伪措施。六、X射线和射线1X射线的波长比紫外线更短，波长最短
3、的电磁辐射是射线。2X射线的特征及应用(1)特征：对生命物质有较强的作用，具有很强的穿透本领。(2)应用：检查人体的内部器官、检查金属构件内部的缺陷、机场等地的安全检查。3射线的特征及应用(1)特征：具有很高的能量，能破坏生命物质，穿透能力很强。(2)应用：治疗某些癌症、探测金属构件内部的缺陷。判一判(1)X射线是电磁波，它由速度较高的电子构成。()(2)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。()(3)可利用红外线的荧光效应辨别人民币的真伪。()提示：(1)(2)(3)想一想按电磁波的波长从长到短分布的电磁波谱是怎样的？提示：按电磁波的波长从长到短分布的电磁波谱是无线电波、红外
4、线、可见光、紫外线、X射线和射线。课堂任务电磁波谱仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：我们知道光是一种电磁波，如图甲所示，除可见光和红外线，你还知道哪些电磁波？提示：无线电波、紫外线、X射线、射线。活动2：如图乙所示是可见光的光谱，其他电磁波在光谱中的大致位置是什么？提示：无线电波和红外线在红光的左侧，紫光的右侧依次是紫外线、X射线、射线。无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线合起来便构成了范围非常广阔的电磁波谱。如图所示是按波长由大到小(频率由小到大)顺序排列的。1无线电波(1)技术上把波长大于1 nm(频率低于300 GHz)的电磁波称作无线电波。(2)根据不同波长的无
5、线电波传播特点、发射、接收技术不同，将无线电波按波长(频率)划分为若干波段。不同波段的无线电波有不同的用途，如下表所示。波段波长/m频率/MHz传播方式主要用途长波3000030000.010.1地波广播导航中波30002000.11.5地波和天波中短波200501.51.6天波调幅(AM)广播导航短波5010630微波米波(VHF)10130300近似直线传播调频(FM)广播电视导航分米波(UHF)10.13003000直线传播电视雷达移动通信导航射电天文厘米波0.10.01300030000毫米波0.010.00130000300000(3)无线电波的应用雷达用途：测定物体的位置及速度等。
6、原理：电磁波遇到障碍物要发生反射。测出电磁波从发射到返回所用的时间t，可以根据xct算出目标的距离x，从而测定物体的位置。所用波段：波长短的电磁波衍射现象不明显，传播的方向性好，有利于用电磁波定位，因此雷达用的是微波。(4)无线电波的应用移动电话通信原理：每一部移动电话都是一个无线电台，它将用户的信息转变为高频电信号发射到空中；同时它又捕捉空中的电磁波，使用户接收到对方送来的信息。通信方式：移动网络、WiFi、蓝牙。说明：实际上移动电话发射电磁波的功率太小，所以用移动电话通话时需要通过基站转接放大信号，众多基站就组成了移动网络，基站分布的方式类似蜂窝，所以又叫蜂窝网络。2红外线红外线的波长比无
7、线电波短，比可见光长。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。红外线主要有以下应用：(1)红外探测红外探测器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射，如夜视仪器和红外摄影。(2)红外遥感技术：勘测地热、寻找水源、测量体温等。(3)红外遥控技术：家用电器配套的遥控器发出红外线脉冲信号，受控机器就会按指令改变工作状态。(4)加热物体：红外线很容易使物体的温度升高，如市场上的“远红外烤箱”。3可见光可见光的波长在400 nm到760 nm之间，不同颜色的光是波长(频率)范围不同的电磁波。序号红橙黄绿青蓝紫真空中的波长/nm76063063060060057057050050045
8、0450430430400天空看起来是蓝色的，是由于波长较短的光比波长较长的光更容易被散射，傍晚的阳光比较红，是由于大气对波长较短的蓝光、紫光比波长较长的红光、橙光吸收较强的缘故。4紫外线紫外线的波长比紫光还短，波长范围为5 nm到370 nm之间。紫外线的显著特征是化学作用和荧光作用，它能促使人体合成维生素D，但不能过多照射；能杀死多种细菌，具有消毒功能。5X射线和射线X射线和射线的波长比紫外线都短。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。X射线具有很强的穿透本领，可以用于人体透视，检查金属构件内部的缺陷。射线具有很高的能量，能破坏生命物质，在医学上可以用来治疗某些
9、癌症。射线的穿透能力很强，可用于探测金属构件内部的缺陷。例1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电磁波谱中频率最高的为射线，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(1)医学上常用于透视人体的是哪种电磁波？为什么？提示：X射线，X射线的穿透本领很强。(2)在电磁波谱中由红外线到射线，频率最高的是什么？波长最长的是什么？提示：射线的频率最高，红外线的波长最长。规范解答X射线具有很强的穿透本领，常用于医学上透视人体，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波谱中频率最高的
10、为射线，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效应，都可以使感光底片感光，D正确。完美答案D规律点拨电磁波谱相关问题解题方法(1)熟记各种电磁波的特性及应用。(2)按电磁波谱的排列顺序，波长越长，频率越低，衍射能力越强，穿透能力越弱；波长越短，频率越高，衍射能力越弱，穿透能力越强。2011年3月11日，日本发生里氏9.0级地震，地震和地震引发的海啸造成大量建筑物倒塌。为了将埋在倒塌建筑中的被困者迅速解救出来，我国及时派出了救援队。救援队在救援过程中使用生命探测仪来寻找被压在废墟中的大量伤员，这种仪器主要是接收人体发出的()A可见光 B红外线C紫外线 D声音答案
11、B解析物体的温度越高，发射的红外线越强，生命探测仪就是根据人体发出的红外线与周围环境辐射的红外线强度不同而寻找被压伤员的，B正确，A、C错误；伤员可能不会发出声音，故用声音探测不可靠，D错误。例2雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间是1 s，两次发射的时间间隔为100 s，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示，已知图中abbc，障碍物与雷达之间的距离是多大？(1)b处的尖形波较a、c处的小，说明了什么？提示：b处的尖形波是障碍物反射回来的无线电波被雷达接收时出现的，a、c处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的。(2)障碍物与雷达间距该如何确定？提示：障碍物与雷达间距为x，其中t为发射
12、无线电波到接收反射波的时间，c为光速。规范解答图中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abbc可知，无线电波由发射到返回所用时间为50 s。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t50 s，由2xct，得x m7.5103 m。完美答案7.5103 m规律点拨雷达侦察问题的解决方法(1)电磁波在空气中的传播速度可认为等于真空中的光速c，由波速、波长和频率三者间的关系可求得频率。(2)根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的时间间隔，即可求得侦察距离，为此反射波必须在下一个发射波发出前到达雷达接收器。(3)
13、雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的间隔时间内传播距离的一半。某雷达工作时，发射电磁波的波长20 cm，每秒脉冲数n5000，每个脉冲持续时间t0.02 s。求：(1)该电磁波的频率；(2)此雷达的最大侦察距离。答案(1)1.5109 Hz(2)3104 m解析(1)电磁波在空气中的传播速度可认为等于真空中光速c3108 m/s，因此f Hz1.5109 Hz。(2)雷达工作时发射电磁脉冲，每个电磁脉冲持续时间t0.02 s，在两个脉冲时间间隔内，雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲，否则会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量。设最大侦察距离为x，两个脉冲时间间隔为t s2104 s0
14、.02 s，故脉冲持续时间可以略去不计，则2xvt，vc3108 m/s，所以x3104 m。1(电磁波谱)下列各组电磁波，按频率由高到低的正确排列顺序是()A无线电波、红外线、可见光、X射线BX射线、红外线、可见光、无线电波CX射线、可见光、红外线、无线电波D无线电波、可见光、红外线、X射线答案C解析由cf，可知波长越长，频率越低。根据电磁波按波长的排列顺序，可得按频率由高到低排列的顺序是X射线、可见光、红外线、无线电波，C正确。2(对无线电波的认识)(多选)下列关于无线电波的叙述中，正确的是()A无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波B无线电波在任何介质中的传播速度均为3.0108 m/
15、sC无线电波不能产生干涉和衍射现象D无线电波由真空进入介质传播时，波长变短答案AD解析无线电波中长波波长有几十千米，微波中毫米波的波长只有几毫米，A正确；无线电波在介质中的传播速度小于在真空中的传播速度3.0108 m/s，B错误；无线电波也能产生干涉和衍射现象，C错误；根据，无线电波由真空进入介质传播时，由于频率不变，波速减小，可知波长变短，D正确。3(红外线)红外夜视镜在美国对伊拉克反美武装力量实施的夜间打击中起到重要作用，红外夜视镜是利用了()A红外线波长长，易绕过障碍物的特点B红外线的热效应强的特点C一切物体都在不停地辐射红外线的特点D红外线不可见的特点答案C解析红外夜视镜利用了一切物
16、体都在不停地辐射红外线，而且温度不同，辐射的红外线强度不同，C正确。4(电磁波的应用)(多选)电磁波在生活中有着广泛的应用。不同波长的电磁波具有不同的特性，因此也有不同的应用。下列器件与其所应用的电磁波对应关系正确的是()A雷达无线电波B手机X射线C紫外消毒柜紫外线D红外遥控器红外线答案ACD解析雷达是利用无线电波中的微波来测距的，故A正确；手机采用的是无线电波，故B错误；紫外消毒柜是利用紫外线具有很强的消毒作用工作的，故C正确；红外遥控器是利用红外线工作的，故D正确。5(电磁波及其特点)太阳表面温度约为6000 K，主要发出可见光；人体温度约为310 K，主要发出红外线；宇宙星际间的温度约为
17、3 K，所发出的辐射称为“3 K背景辐射”，它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热，若要进行“3 K背景辐射”的观测，应该选择下列哪一个波段()A无线电波 B紫外线CX射线 D射线答案A解析电磁波谱按波长由长到短的顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线，由题意知：物体温度越高，其发出的电磁波波长越短，宇宙星际间的温度约为3 K，则其发出的电磁波的波长应在无线电波波段，故A正确。6(电磁波及其特点)下列说法中正确的是()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强的科学家关注南极臭氧层空洞
18、是因为过强的紫外线会伤害动植物在热学中所说的热辐射就是红外辐射A B C D答案D解析热效应最强的是红外线，热辐射即红外辐射，错误，正确；穿透本领最强的是射线，错误；臭氧层能防止紫外线照射到地球上，使地球上的动植物免受过强紫外线的伤害，正确，故选D。7(电磁波及其特点)(多选)关于电磁波的下列说法，正确的是()A可见光实质上也是一种电磁波，红光波长最短B红外遥感是利用了红外线波长较长的特点C验钞机检验钞票真伪体现了紫外线的荧光作用DX射线可深入人的骨骼，杀死病变细胞答案BC解析在可见光中，红光波长最长，A错误；X射线虽然有一定的穿透能力，但不能深入人的骨骼，D错误。8(电磁波及其特点)(多选)
19、下列说法中正确的是()A红外线易穿透云层，故广泛应用于遥感技术领域B医院用X光进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力最强的C阳光可以晒黑皮肤，主要是阳光中红外线的作用D电取暖器利用了红外线的热作用答案AD解析红外遥感技术应用了红外线的波长长，容易发生衍射的特点，A正确；射线的穿透能力最强，B错误；阳光晒黑皮肤是阳光中紫外线的作用，C错误；电取暖器利用了红外线的热作用，D正确。9. (电磁波及其特点)太阳光通过棱镜时，在竖直放置的屏幕上形成如图所示的光带(忽略棱镜对各色光的吸收)。若将灵敏温度计的球部放在屏幕上的MN、NP、PQ区域时，在哪个区域上升的示数最大()AMN BNPCPQ D无法确
20、定答案C解析由光的色散可知，从QM各频段的电磁波依次为红外线可见光紫外线，由于红外线的热作用最强，则灵敏温度计在PQ区域上升的示数最大，故选C。10(电磁波及其特点)(多选)等离子显示屏是一种以等离子管作为发光元件，并由大量的等离子管排列在一起构成的屏幕。每个等离子管的透明玻璃管内都充有低压的氖氙气体，管的两端各有一个电极，在两个电极间加上高电压后，封在管内的气体便产生某种肉眼看不见的射线，它激发显示屏上的红、绿、蓝三基色荧光粉发出可见光。每个等离子管作为一个像素，由这些像素的明暗和颜色变化的组合，便形成了各种灰度和色彩的图像，则 ()A这种射线是紫外线B这种射线是红外线C该射线使荧光粉发出可
21、见光是利用了该射线的荧光效应D该射线使荧光粉发出可见光是利用了该射线的化学作用答案AC解析看不见的射线使荧光粉发光，这是紫外线的荧光效应，所以正确的选项是A、C。11(综合)(多选)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1000 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，直线传播性能越强答案ACD解析根据，电磁波频率在200 MHz至1000 MHz的范围内，则电磁波的波长范围在0.3 m
22、至1.5 m之间，故A正确。依据麦克斯韦的电磁场理论，恒定不变的电场或磁场不能产生电磁波，B错误。雷达利用的是电磁波的反射原理，波长越短，直线传播性能越强；若测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔t，则雷达和目标的距离为xct，故C、D正确。12(综合)科学技术是一把双刃剑。电磁波的应用也是这样。它在使人类的生活发生变化的同时也存在着副作用电磁污染。频率超过0.1 MHz的电磁波的强度足够大时就会对人体构成威胁。按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.50 W/m2。若某小型无线通信装置的电磁辐射功率是1 W，试探究分析在距离该通信装置多少米以外是符合规定的安全区域？(已知球面面积S4R2)答案0.40 m解析设以通信装置为球心，半径为R的球面以外是符合规定的安全区域，则0.50 W/m2可得R 0.40 m。
