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第四节电磁波谱第五节电磁波的应用目标导航预习导引学习目标1.知道光是一种看得见的电磁波,了解光的电磁说。2.知道可见光的频率与颜色的关系。3.了解红外线、紫外线、X射线的主要特征和应用实例。4.能按波长或频率排列出电磁波谱,了解它们的产生机理。5.初步了解电视信号的发射和接收过程。6.初步了解移动通信的工作模式和信号流程。7.了解电磁波在科技、经济、社会发展中的作用重点难点电磁波谱的组成及各波段电磁波的应用目标导航预习导引一二一、电磁波谱1.光是一种电磁波,其传播不需要借助介质,在真空中也能传播。2.概念:按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱。3.电磁波谱的排列:按波长由长到短依次为:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。目标导航预习导引一二4.不同电磁波的特点及应用项目特性用途无线电波波动性强通讯、广播、导航红外线热作用强加热、遥测、遥感、红外线制导可见光感光性强照明、照相等紫外线化学作用、荧光效应日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等X射线穿透力强检查、探测、透视、治疗γ射线穿透力最强探测、治疗目标导航预习导引一二二、电磁波的应用1.无线电广播与电视电视系统的原理与广播系统的原理基本相同,它们主要由发射系统和接收系统组成,电视系统有图像和声音两部分,而广播系统则只有声音部分。目标导航预习导引一二摄像管:摄取景物的图像并将其转换为电信号话筒:录音,并将声音转换为电信号⇓调制和发射⇓天线接收高频信号,调谐,检波⇓显像管:还原出与摄像管屏上相同的图像扬声器:还原出与话筒所录相同的声音目标导航预习导引一二2.移动通信(1)定义:是指通信双方至少有一方可以自由移动进行信息交换的通信方式。(2)优点:灵活、便捷。(3)移动通信信号流程图:目标导航预习导引一二3.电磁波与科技、经济、社会发展的关系相继出现的无线电报、广播、传真、电视、移动通信、卫星通信、互联网,将人类推进了信息时代。电磁波的应用和相关技术的发展加速了产品的更新换代,带动了经济的快速发展,同时也推动了人们生活方式的变革。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用一、电磁波谱电磁波的产生机理波谱产生机理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γ射线放射性元素的原子核中放射出来一二知识精要思考探究典题例解迁移应用许多动物具有发达的红外感受器官,因此在夜间也可以“看到”物体。你知道哪些动物有这方面的功能吗?答案:主要是蛇类具有这方面的功能。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用【例1】下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象,请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上。(1)X光机,。(2)紫外线灯,。(3)理疗时用“神灯”照射伤口,可使伤口愈合得较好,这里的“神灯”是利用。A.光的全反射B.紫外线具有很强的荧光作用C.紫外线具有杀菌消毒作用D.X射线具有很强的贯穿力E.红外线具有显著的热效应F.红外线波长较长,易发生衍射一二知识精要思考探究典题例解迁移应用解析:(1)X光机是用来透视人的体内器官的,因此需要具有较强穿透能力的电磁波,但又不能对人体造成太大的伤害,因此采用了穿透能力比较强又不会对人体造成太大伤害的X射线,选项D正确。(2)紫外线灯主要是用来杀菌的,因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用,选项C正确。(3)“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,选项E正确。答案:(1)D(2)C(3)E一二知识精要思考探究典题例解迁移应用一二知识精要思考探究典题例解迁移应用下列各组电磁波,波长由长到短的是()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射线答案:B解析: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。由此可判定选项B正确。s=𝑐𝑡2一二知识精要典题例解迁移应用二、电磁波的应用1.电磁波与信息的传递(1)电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输,也可以实现无线传输。(2)电磁波的频率越高,相同时间内传递的信息量越大。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,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.雷达具有的特点(1)雷达既是无线电波的发射端,又是无线电波的接收端。(2)雷达使用的无线电波是直线性好、反射性能强的微波。(3)雷达发射的是不连续的无线电波,即脉冲,每次发射时间约为10-6s。一二知识精要典题例解迁移应用【例2】雷达测距防撞控制系统是用脉冲电磁波来测定目标的位置和速度的设备。某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方匀速飞来,某时刻雷达显示屏上显示的波形如图甲所示,A脉冲为发射波,B脉冲为目标反射波,经170s后雷达向正上方发射和被反射的波形如图乙所示。已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为1.0×10-4s,则该飞机的飞行速度约为多少?一二知识精要典题例解迁移应用思路分析解答本题时要能够把握以下两点:(1)知道电磁波的传播速度等于光速;(2)根据显示屏上发射波和目标反射波的时间差可计算雷达与目标间的距离。一二知识精要典题例解迁移应用解析:由题图知,比较远时,脉冲波显示的距离为s=𝑐𝑡2=3×108×4×10-42m=6×104m当到达正上方后,距离为s'=𝑐𝑡'2=3×108×2×10-42m=3×104m由于开始时飞机在斜上方,后来飞机到达正上方,所以飞机的速度为v=(6×104)2-(3×104)2170m/s≈306m/s。答案:306m/s一二知识精要典题例解迁移应用一二知识精要典题例解迁移应用某雷达工作时,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,该电磁波的振荡频率为多少?最大侦察距离是多少?答案:1.5×109Hz30km解析:由c=λf,可得电磁波的振荡频率雷达发射的相邻两个脉冲之间的时间间隔,远大于脉冲持续时间0.02μs。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,所以雷达的最大侦察距离f=𝑐𝜆=3×10820×10-2Hz=1.5×109Hz。Δt=15000s=200μss=12cΔt=3×104m=30km。