2019高中物理第十四章第4、5节电磁波与信息化社会电磁波谱讲义（含解析）新人教版 11页

电磁波与信息化社会电磁波谱一、电磁波与信息化社会┄┄┄┄┄┄┄┄①1．电磁波的传输：可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可实现无线传输。电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大。2．电磁波的应用实例(1)电视：摄像机采集图像信号，在1s内要传送25幅画面，电视接收机也以相同的速率在荧光屏上显现这些画面，便实现了影像的传递和再现。(2)雷达的工作原理雷达利用微波遇到障碍物的反射现象来测定物体位置。根据发射无线电波到接收反射波的时间t，确定障碍物的距离s＝，再根据发射无线电波的方向和仰角，可以确定障碍物的位置。(3)移动电话、因特网也是利用电磁波来传输信息的。[说明]广播电台发射的无线电波属于中、短波范围，有一定的绕射能力，可进行远距离通信，但穿透能力很弱，一旦遇到金属就会被屏蔽掉，所以火车上收不到电台节目。而移动电话信号频率通常在900MHz以上，穿透能力强，可以穿过窗户进入车厢。①[选一选][多选]下列说法中正确的是(　　)A．发射的图像信号不需要调制过程B．接收到的信号要经过调谐、检波C．电视信号包括图像信号和伴音信号两种D．图像信号的伴音信号传播的速度不同解析：选BC　无线电波的发射需要调制过程；接收要经过调谐和检波过程。图像和声音信号传播速度是相同的，否则看电视时会出现不同步的现象，故B、C正确，A、D错误。二、电磁波谱┄┄┄┄┄┄┄┄②1．按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱。2．电磁波谱中，不同波长(或频率)的电磁波的特点及应用对比：n3.电磁波传递能量(1)电磁波是一种物质，赫兹通过实验证实了电磁波的存在。(2)电磁波可以被探测到，表明电磁波传递能量。4．太阳辐射的特点太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域，在眼睛感觉最敏感的黄绿光附近，辐射的能量最强。②[判一判]1．电磁波只能无线传输(×)2．X射线是电磁波，它由速度较高的电子构成(×)3．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(×)4．可利用红外线的荧光效应辨别人民币的真伪(×)1.电视广播的发射和接收过程摄像管：摄取景物的图像并将其转换为电信号天线接收高频信号显像管：还原出与摄像管屏上相同的图像。2．雷达的构造、特点及应用(1)构造及特点一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置(显示器)、电源、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成。①雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端；n②雷达使用的无线电波是直线性好、反射性能强的微波波段；③雷达发射的是不连续的无线电波，即脉冲，每次发射时间短于1μs，两次发射的时间间隔约为0.1ms；④障碍物的距离等情况都由显示器直接显示出来。(2)应用探测飞机、导弹等军事目标；可以用于导航；天文学上研究星体；在气象上可以用于探测台风、雷雨、乌云。[典型例题]例1.某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10－4s，某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图甲所示，t＝173s后雷达向正上方发射和接收的波形如图乙所示，雷达监视相邻刻线间表示的时间间隔为10－4s，电磁波的传播速度为c＝3×108m/s，则该战斗机的飞行速度大约为多少？[解析]　由题意知荧光屏相邻刻线间的时间间隔t0＝10－4s，则甲图发射波和接收波的时间间隔t1＝4×10－4s，乙图时间间隔t2＝1×10－4s，所以第一次战斗机位置距雷达的距离为s1＝c×＝6.0×104m第二次战斗机在雷达正上方，所以战斗机高度h＝c·＝1.5×104m所以173s内战斗机飞行的水平距离为s＝≈5.8×104m所以战斗机飞行速度v＝≈335m/s[答案]　335m/s[点评]　雷达侦察问题的解决方法(1)电磁波在空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。n(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)雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射两个相邻脉冲的间隔时间内传播距离的一半。[即时巩固]1．某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20cm，每秒脉冲数n＝5000，每个脉冲持续时间t＝0.02μs，求该电磁波的振荡频率为多少？最大侦察距离是多少？电磁波传播速度c＝3×108m/s。解析：由c＝λf可得电磁波的振荡频率f＝＝Hz＝1.5×109Hz电磁波在雷达发射两个相邻脉冲间隔时间内传播的距离s＝cΔt＝c＝3×108×m≈6×104m所以雷达的最大侦察距离s′＝＝3×104m＝30km答案：1.5×109Hz　30km1.共性(1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义。(2)都遵循公式v＝λf，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108m/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)不同的电磁波其频率、波长均不同，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，在同一种介质传播中传播时，频率越大，折射率越大，速度越小。(3)产生机理不同无线电波振荡电路中电子周期性运动产生红外线、可见光和紫外线原子的外层电子受激发后产生X射线原子的内层电子受激发后产生nγ射线原子核受激发后产生(4)用途不同无线电波用于通信和广播，红外线用于加热和遥感技术，紫外线用于杀菌消毒，X射线应用于医学上的X光照片，γ射线用于检查金属部件的缺陷等。[典型例题]例2.下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是(　　)A．红外线和X射线都有很强的穿透本领，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[解析]　X射线有很高的穿透本领，医学上常用于透视人体，红外线不能，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，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，C错误；紫外线和X射线都可以使感光底片感光，D正确。[答案]　D[点评]不同射线具有不同的特点，会有不同的用途，要熟知它们的特点和在现代科技、生活中的应用，还要将它们与学过的有关知识联系起来。[即时巩固]2．(2016·濮阳高二检测)下列说法正确的是(　　)A．只有物体温度较高时才能向外辐射红外线B．紫外线的主要作用是热作用C．可见光比红外线容易发生衍射现象D．X射线穿透力强，可用来进行人体透视解析：选D　任何物体在任何温度下均会向外辐射红外线，A错误；紫外线的主要作用是化学作用和荧光作用，B错误；可见光的波长小于红外线的波长，故可见光相对红外线不容易衍射现象，C错误；X射线穿透力强，医学上常用于透视人体，D正确。1．(2016·长春高二检测)某广播电台发射“中波”段某套节目的讯号、家用微波炉中的微波、人体透视用的X光、VCD机中的激光(可见光)，都是电磁波，它们的频率分别为nf1、f2、f3、f4，则(　　)A．f1>f2>f3>f4　　　B．f1