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第6章电磁波与信息时代第1节电磁波载息传万里学习目标知识脉络1．知道电磁波可分为γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波．知道无线电波的波长范围．(重点)2．知道无线电波的三种传播方式，即地波、天波和空间波传播，了解三种传播方式的不同特点．(重点、难点)3．了解并能列举无线电波的常见应用．4．知道电磁辐射的危害性.自主预习探新知一、电磁波谱1．把电磁波按_____(或_____)_________排列成的谱线称为电磁波谱．2．_____和_____是描述电磁波的两个基本物理量，对某一电磁波两者成___比．3．按照波长由小到大的顺序排列，电磁波可分为______、X射线、_______、可见光、红外线和_________．可见光只占电磁波谱中_____的一部分．波长频率一定顺序波长频率反γ射线紫外线无线电波很小4．无线电波：在电磁波谱中，波长__________范围属于无线电波．无线电波按其波长由小到大又可分为____(波长10－3～10m)、_____(波长10～50m)、________(波长50～200m)、_____(波长200～3000m)和_____(波长3000～30000m)．大于1mm微波短波中短波中波长波二、无线电波的传播及应用、电磁辐射的危害1．无线电波的传播(1)地波：沿_________传播的无线电波称为地波．____和____靠地波传播．无线电波的_________(即频率越低)，地面的吸收越小．(2)天波：靠大气中______的反射传播的无线电波称为天波．天波适合____、中波和_____，但电离层对中波和长波的吸收____，因此天波最适合_____的传播．(3)空间波：像光束那样沿_________的无线电波称为空间波．远距离传播要借助_______．适合于____和_______．地球表面长波中波波长越长电离层长波短波太强短波直线传播中继站微波超短波2．无线电波的应用(1)无线电广播、电视：应用于无线电广播的电磁波的波段有_____、______和短波；应用于电视的无线电波段是_____．(2)雷达：雷达是利用无线电波测定_________的无线电设备，传统的雷达的工作波长为1m，属于____波段．随着科技的发展，微波已进入诸多领域，像微波_________、海上救援等．长波中波微波物体位置微波遥感遥测3．电磁辐射的危害(1)电磁辐射造成_____系统、医疗信息系统、工业过程控制和________系统失控，它干扰广播、____收听，甚至直接危害_________．(2)人体长时间接收过量的电磁波辐射后，会出现头痛、头晕、疲倦无力等症状．辐射强度_____，频率____，距离____，接触时间____，对人体的危害也就越大．导航信息传输电视人体健康越大越高越近越长1．思考判断(1)在电磁波家族中，γ射线的频率最高．()(2)电磁波是看不见的，可见光不属于电磁波．()(3)红外线的波长大于紫外线的波长．()(4)目前，电磁辐射是造成公害的主要污染物之一．()(5)聆听音响时，会因手机的使用而造成不愉快的感觉．()√×√√√2．合作探究(1)红外体温计不与人体接触就能测体温，为什么？【提示】一切物体都在不停地辐射红外线，且温度越高，辐射的红外线越强，人体当然也是这样，这就是红外体温计的原理，因此，红外体温计不与人体接触就可测体温．(2)当你走在路上或坐在汽车里，手持移动电话向千里之外的亲友发出问候，介绍你的学习、生活、见闻的时候，当你从电话屏幕中见到亲友的时候，你想知道这声音和影像是怎样传送的吗？【提示】麦克斯韦电磁场理论认为，变化的电场周围能产生磁场，变化的磁场周围能产生电场，电场和磁场相互交替，形成电磁场，电磁场向外传播就形成了电磁波，在电磁波中加载上声音、图像等信号就可以传播出去.合作探究攻重难电磁波谱1．定义物理学中把电磁波按波长(或频率)一定的顺序排列成的谱线称为电磁波谱．2．按波长由小到大的顺序：γ射线、X射线、紫外线，可见光、红外线、无线电波．3．产生机理(1)无线电波：振荡电路中自由电子的周期性运动(2)红外线：原子外层电子受到激发(3)可见光：原子外层电子受到激发(4)紫外线：原子外层电子受到激发(5)X射线：原子内层电子受到激发(6)γ射线：原子核受到激发4．特征(1)波速：任何电磁波在真空中传播的速度都等于光速c＝3×108m/s，在其他介质中的波速小于3×108m/s.(2)波长：电磁波在一个周期内传播的距离．(3)频率：电磁波从一种介质传到另一种介质，频率不变．(4)波长、频率、波速的关系：v＝λ·f，即电磁波的波速一定时，频率与波长成反比．【例1】如图所示，回答问题．(1)波长最长的、最短的电磁波各是什么？(2)按照波长由大到小的顺序排列，电磁波可以划分为哪几种？按照频率由大到小的顺序又是怎样呢？(3)无线电波按照波长由小到大的顺序又可以划分为哪几种？(4)试举例说明各种电磁波应用的代表性仪器或者符号标志．[解析](1)由电磁波谱可知波长最长的是无线电波，波长最短的是γ射线．(2)按照波长由大到小可以划分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．按照频率由大到小的顺序是γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波．(3)可分为微波、短波、中短波、中波和长波．(4)长波、中波、短波应用的代表性仪器有收音机、广播电台等；微波的有电视、微波炉等；红外线的有红外线遥感、红外线烤箱等；可见光只占电磁波谱中很小的一部分；紫外线的有紫外线消毒柜、黑光灯等；X射线的有“CT”机、X射线透视器等；γ射线的有放射性标志和γ射线探伤等．[答案]见解析1．按频率由大到小的顺序，下列排列正确的是()A．γ射线→X射线→紫外线→红外线→可见光→无线电波B．无线电波→紫外线→可见光→红外线→γ射线→X射线C．红外线→可见光→紫外线→X射线→γ射线→无线电波D．γ射线→X射线→紫外线→可见光→红外线→无线电波D[对同一电磁波，其波长和频率成反比，按波长由小到大或按频率由大到小的顺序均为：γ射线→X射线→紫外线→可见光→红外线→无线电波，故选项D正确．]2．下列关于电磁波的说法中，正确的是()A．不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同B．不同频率的电磁波波长不同C．频率高的电磁波其波长较长D．电磁波的频率由接收电路的接收装置决定B[电磁波的频率由发射电路的发射装置决定，D错误．不同频率的电磁波在真空中的传播速度是相同的，都等于光速c＝3×108m/s，故A错误．由v＝λf得，频率不同的电磁波，波长也不同，B正确，且频率与波长成反比，C错误．]无线电波的传播及应用、电磁辐射的危害1．无线电波三种传播方式的比较传播方式概念优点缺点适用波段地波沿地球表面传播的无线电波比较稳定传播过程中消耗部分能量长波段和中波段天波靠大气中电离层的反射传播的无线电波受地面障碍的影响较小传播不稳定短波空间波像光束那样沿直线传播的无线电波受外界干扰小不能进行远距离传播，若进行远距离传播要借助于中继站微波和超短波2．雷达的作用及工作原理(1)雷达是利用电磁波进行测距、定位的仪器．(2)在发射端，把电磁脉冲——持续时间很短的电磁波发射出去，如途中碰到物体，就会反射回来一部分电磁波．测定发射波与反射波之间的时间差，便可确定物体的位置．(3)如果反射脉冲信号是在发射脉冲信号后Δt的时间收到的，则目标距离雷达为s＝12cΔt.根据信号的方向和仰角，还可以确定目标的方位．【例2】关于无线电波传播方式——地波，下列说法不正确的是()A．所有的无线电波都能很好地绕过几乎所有的障碍物B．地波传播方式比较适合于长波段和中波段C．无线电波的波长越长，地面的吸收就越小D．地面的电性质在短时间内不会有大的改变，因此地波的传播比较稳定A[当电磁波的波长大于或相当于障碍物的尺度时，可绕过障碍物，短波和微波的绕射能力很差，故A错，由地波的特点可判定B、C、D均正确．]无线电波在沿地面或在大气层中传播时，由于不同波长的无线电波衍射和波被吸收的特点各不相同，不同波长的无线电波在传播方式上也各不相同，主要有地波、天波和空间波三种方式．3．雷达是现代战争中重要的军事装备，若雷达向飞机发出的微波从发射到反射回来的时间为52μs(1μs＝10－6s)，微波的传播速度等于光速，则微波的传播速度大小为______m/s，此时飞机与雷达的距离为______m.【解析】微波的传播速度为3×108m/s，从发射到接收，微波走过的路程为s＝vt＝3×108×52×10－6m＝15600m，所以飞机与雷达距离为s2＝7800m.[答案]3×10878004．(多选)下列说法正确的是()A．微波和超短波一般采用空间波传播B．视频传输、移动电话一般采用地波传播方式C．空间波可直接传播到很远处D．电视和雷达的传播方式主要是空间波，这种传播方式在传输过程中受外界的干扰最小AD[微波和超短波一般采用空间波传播，由于空间波沿直线传播，不能进行远距离传播，要进行远距离传播要借助中继站，故A对，C错．空间波在传播过程中受外界干扰小，视频传播、移动电话、雷达等都主要采用空间波．故B错，D对．故选A、D.]当堂达标固双基1．关于电磁波，下列说法正确的是()A．光不是电磁波B．电磁波需要有介质才能传播C．只要有电场和磁场，就可以产生电磁波D．真空中，电磁波的传播速度与光速相同DD[因为微波段是利用空间波传播的，空间波在传输过程中受外界干扰最小，在视频传输、移动电话等方面很适合应用．故电视信号应用微波．]2．电视各频道所用的传递图像信号的电磁波波段属于()A．长波B．中波C．短波D．微波3．下列说法正确的是()A．频率越高的电磁波传播速度越大B．波长越短的电磁波传播速度越大C．频率越高的电磁波，波长越短D．波长不同的电磁波，频率不同，因此速度不同C[电磁波在真空中的传播速度与频率和波长均无关，A、B、D均错误．电磁波的频率和波长成反比，C正确．]4．“为了您和他人的安全，请您不要在飞机上使用手机和手提电脑”，这句提醒警示语是坐过飞机的乘客都听到过的语言．因为有些空难事故就是由于某位乘客在飞机的飞行中使用手机所造成的.1996、1998年都出现过此类事件，1999年广州白云机场飞机降落时，机上有四位旅客同时使用了手机．使飞机降落偏离了8度，险些造成事故．根据资料回答问题：请问为什么在飞机上不能使用手机和手提电脑呢(包括游戏机)?【解析】由于手机在使用时要发射电磁波，对飞机产生电磁干扰，而飞机上的导航系统是非常复杂的，抗干扰能力不是很强，所以如果飞机上的乘客使用了手机，对飞机导航系统产生电磁干扰，那么后果将十分可怕．所以，在飞机上不要使用手机和手提电脑(包括游戏机)．[答案]见解析