
?4.4 電磁波譜
基礎(chǔ)知識(shí)梳理
一、電磁波譜
1.電磁波譜:按電磁波的 或頻率高低的順序排列成譜,叫作 .
2.按照波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短依次排列為 、 、 、紫外線、X射線、γ射線.不同的電磁波由于具有不同的 (頻率),具有不同的特性.
二、電磁波的特性及應(yīng)用
1.無(wú)線電波:波長(zhǎng)大于1 mm(頻率低于300 GHz)的電磁波稱(chēng)作無(wú)線電波,主要用于 、 及其他信號(hào)傳輸.
雷達(dá)是利用電磁波遇到障礙物要發(fā)生 ,以此來(lái)測(cè)定物體位置的無(wú)線電設(shè)備,其利用的是波長(zhǎng)較短的 .
2.紅外線
(1)紅外線是一種 ,波長(zhǎng)比無(wú)線電波 ,比可見(jiàn)光 .
(2)所有物體都發(fā)射 ,熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射 .
(3)紅外線的應(yīng)用主要有紅外 和紅外 .
3.可見(jiàn)光:可見(jiàn)光的波長(zhǎng)在400~760 nm之間.
4.紫外線
(1)波長(zhǎng)范圍在5~370_nm之間,不能引起人的視覺(jué).
(2)具有較高的 ,應(yīng)用于 ,具有較強(qiáng)的熒光效應(yīng),用來(lái)激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光.
5.X射線和γ射線
(1)X射線波長(zhǎng)比紫外線短,有很強(qiáng)的 ,用來(lái)檢查金屬構(gòu)件內(nèi)部有 或氣孔,醫(yī)學(xué)上用于檢查人體的內(nèi)部器官.
(2)γ射線波長(zhǎng)比X射線更 ,具有很高的能量,穿透力更 ,醫(yī)學(xué)上用來(lái)治療某些癌癥,工業(yè)上也可用于探測(cè)金屬構(gòu)件內(nèi)部是否有缺陷.
典型例題分析
考點(diǎn)一:電磁波的波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系
【例1】關(guān)于電磁波與機(jī)械波,以下說(shuō)法正確的是( ?。?br />
A.兩者傳播時(shí)都需要介質(zhì)
B.兩者傳播時(shí)都伴隨著機(jī)械能的傳播
C.兩者都能產(chǎn)生反射、折射、衍射和干涉等現(xiàn)象
D.兩者傳播的速度相同
【變式練習(xí)】
1.判斷下列說(shuō)法正確的是( ?。?br />
A.麥克斯韋預(yù)言并通過(guò)實(shí)驗(yàn)捕捉到了電磁波,證實(shí)了自己提出的麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論
B.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,使人們對(duì)電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識(shí)更加深入
C.法拉第發(fā)明了世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)——圓盤(pán)發(fā)電機(jī)
D.電磁波的波長(zhǎng)越長(zhǎng),其能量子越大
2.在以下的電磁波中,波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短排列正確的是( ?。?br />
A.短波、紅外線、紫外線、微波 B.短波、紫外線、紅外線、微波
C.短波、微波、紅外線、紫外線 D.微波、短波、紅外線、紫外線
考點(diǎn)二:無(wú)線電波的特性及作用
【例2】我國(guó)成功研發(fā)的反隱身米波雷達(dá)堪稱(chēng)隱身飛機(jī)的克星,它標(biāo)志著我國(guó)雷達(dá)研究又創(chuàng)新的里程碑,米波雷達(dá)發(fā)射無(wú)線電波的波長(zhǎng)在 1~10 m 范圍內(nèi),對(duì)米波下列判斷正確的是( ?。?br />
A.米波必須靠介質(zhì)傳播
B.米波同聲波一樣會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象
C.真空中,米波的傳播速度比微波速度快
D.米波只有波動(dòng)性不具有粒子性
【變式練習(xí)】
1.人類(lèi)通訊已進(jìn)入5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代,5G網(wǎng)絡(luò)使用的無(wú)線電波通信頻段為3300~5000MHz,比通信頻段為1880~2635MHz的4G網(wǎng)絡(luò)擁有更大的帶寬和更快的傳輸速率。則相比4G網(wǎng)絡(luò)使用的無(wú)線電波,5G網(wǎng)絡(luò)使用的無(wú)線電波( ?。?br />
A.其能量子的能量更大 B.能透視人體
C.在真空中傳播的速度更大 D.在真空中的波長(zhǎng)更長(zhǎng)
2.目前雷達(dá)發(fā)出的電磁波頻率多在200~1000MHz的范圍內(nèi)。下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是( ?。?br />
A.真空中,上述頻率范圍的電磁波的波長(zhǎng)在30~150m之間
B.電磁波是由恒定不變的電場(chǎng)或磁場(chǎng)產(chǎn)生的
C.紅外線的波長(zhǎng)比紫外線的波長(zhǎng)短
D.測(cè)出從發(fā)射無(wú)線電波到接收反射回來(lái)的無(wú)線電波的時(shí)間,就可以確定障礙物的距離
考點(diǎn)三:紅外線的特性及作用
【例3】手機(jī)通信系統(tǒng)主要由手機(jī)、基站和交換網(wǎng)絡(luò)組成,信號(hào)通過(guò)電磁波傳播。關(guān)于電磁波,下列說(shuō)法正確的是( )
A.電磁波跟機(jī)械波一樣,只能在介質(zhì)中傳播
B.額溫槍測(cè)溫利用的是接收人體輻射出的紅外線,紅外線的輻射強(qiáng)度與溫度有關(guān)
C.麥克斯韋預(yù)言了電磁波,并首次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在
D.不同波長(zhǎng)的電磁波,在真空中的傳播速度大小不同
【變式練習(xí)】
1.在抗擊新冠疫情過(guò)程中,紅外線測(cè)溫儀發(fā)揮著重要作用,與傳統(tǒng)的熱傳導(dǎo)測(cè)溫儀相比,紅外線測(cè)溫儀具有操作簡(jiǎn)單、防交叉感染、測(cè)溫效率高等特點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是(????)
A.當(dāng)人體溫度超過(guò)37℃時(shí)才向外輻射紅外線
B.紅外線屬于電磁波,其波長(zhǎng)小于紫外線的波長(zhǎng)
C.紅外線測(cè)溫儀是通過(guò)感知人體輻射的紅外線來(lái)測(cè)體溫的
D.紅外線測(cè)溫儀工作原理跟傳統(tǒng)水銀體溫計(jì)原理一樣
2.在抗擊新冠病毒的過(guò)程中,廣泛使用了紅外體溫計(jì)測(cè)量體溫,關(guān)于紅外線下列說(shuō)法正確的是( ?。?br />
A.紅外線屬于電磁波,其波長(zhǎng)小于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)
B.利用紅外遙感技術(shù)可以勘測(cè)地?zé)?、尋找水源、預(yù)報(bào)風(fēng)暴和寒潮
C.當(dāng)人的體溫超過(guò)37.3℃時(shí)才輻射紅外線
D.紅外線是人眼看不到的光,不會(huì)對(duì)人眼產(chǎn)生傷害
考點(diǎn)四:可見(jiàn)光的特性及作用
【例4】聲波和電磁波均可傳遞信息,且都具有波的特征。下列說(shuō)法正確的是( ?。?br />
A.電吉他、電子琴發(fā)出的都是電磁波
B.聲波和電磁波都能引起鼓膜振動(dòng)
C.電磁波都不能被人看見(jiàn),聲波都能被人聽(tīng)見(jiàn)
D.在空氣中,電磁波的傳播速度大于聲波的傳播速度
【變式練習(xí)】
1.下列關(guān)于電磁波譜的說(shuō)法正確的是( ?。?br />
A.夏天太陽(yáng)把地面曬得發(fā)熱是因?yàn)榭梢?jiàn)光的熱效應(yīng)在各種電磁波中是最強(qiáng)的
B.利用雷達(dá)測(cè)出發(fā)射微波脈沖及接收到脈沖的時(shí)間間隔可以確定雷達(dá)與目標(biāo)的距離
C.驗(yàn)鈔機(jī)驗(yàn)鈔票真?zhèn)误w現(xiàn)了紅外線的熒光效應(yīng)
D.相同條件下,電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是X射線
2.真空中的可見(jiàn)光與無(wú)線電波
A.波長(zhǎng)相等 B.頻率相等 C.傳播速度相等 D.傳播能量相等
考點(diǎn)五:紫外線的特性及作用
【例5】下列說(shuō)法正確的是( ?。?br />
A.圖甲中放在小磁針正上方直導(dǎo)線通圖示電流時(shí),N極將垂直紙面向外轉(zhuǎn)動(dòng)
B.圖乙中將有開(kāi)口的圓環(huán)從S1處移至S2處,圓環(huán)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生
C.圖丙中線圈ABCD平行通電直導(dǎo)線移動(dòng)時(shí),線圈中有感應(yīng)電流
D.圖丁中工人在電焊時(shí),電焊發(fā)出的紫色弧光是紫外線
【變式練習(xí)】
1.現(xiàn)代生活中人類(lèi)與電磁波結(jié)下了不解之緣,關(guān)于電磁波下列陳述中符合事實(shí)的是(??)
A.麥克斯韋首先用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在
B.紅外線波長(zhǎng)小于紫外線的波長(zhǎng)
C.空間有變化的電場(chǎng)(或磁場(chǎng))存在,不一定能形成電磁波
D.把手機(jī)放在抽成真空的玻璃盒中,撥打該手機(jī)號(hào)碼,手機(jī)由于接收不到電磁波信號(hào)而無(wú)法接通
2.關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波,下列說(shuō)法正確的是( ?。?br />
A.變化的電場(chǎng)一定能夠產(chǎn)生電磁波
B.麥克斯韋第一次通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在
C.無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、射線都是電磁波
D.紫外線是一種波長(zhǎng)比紫光更短的電磁波,有顯著的熱效應(yīng)
考點(diǎn)六:X、γ射線的特性及作用
【例6】關(guān)于電磁波,下卻說(shuō)法正確的是( ?。?br />
A.電磁波和機(jī)械波的傳播都需要依靠介質(zhì)
B.各種頻率的電磁波在真空中傳播的速度不同
C.遙控器發(fā)出的紅外線的頻率比醫(yī)院CT中的X射線的頻率大
D.手機(jī)是人們生活中普遍使用的通信工具,它是利用電磁波進(jìn)行通信的
【變式練習(xí)】
1.關(guān)于電磁波的應(yīng)用,下列說(shuō)法不正確的是( ?。?br />
A.醫(yī)院里常用X射線對(duì)病房和手術(shù)室進(jìn)行消毒
B.工業(yè)上利用γ射線檢查金屬部件內(nèi)部有無(wú)裂縫
C.刑偵上用紫外線拍攝指紋照片
D.衛(wèi)星利用紅外遙感技術(shù)拍攝云圖照片
2.新冠肺炎疫情突發(fā),中華兒女風(fēng)雨同舟、守望相助,筑起了抗擊疫情的巍峨長(zhǎng)城。志愿者用非接觸式體溫測(cè)量?jī)x,通過(guò)人體輻射的紅外線測(cè)量體溫,防控人員用紫外線燈在無(wú)人的環(huán)境下消殺病毒,為人民健康保駕護(hù)航。紅外線和紫外線都是電磁波,下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是( ?。?br />
A.電磁波在真空中傳播時(shí),它的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度都與傳播方向垂直
B.麥克斯韋首先證實(shí)了電磁波的存在
C.射線也是一種電磁波,在電磁波譜中,是波長(zhǎng)最長(zhǎng)的電磁波
D.通過(guò)調(diào)諧電路接收到無(wú)線電波后,還需要把聲音或圖像信號(hào)從高頻電流中還原出來(lái),這個(gè)過(guò)程叫做調(diào)制
方法探究
一、電磁波譜
1.電磁波譜及介紹
無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線合起來(lái)便構(gòu)成了范圍非常廣闊的電磁波譜.如圖是按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短(頻率由低到高)的順序排列的.
2.各種電磁波的共性
(1)在本質(zhì)上都是電磁波,遵循相同的規(guī)律,各波段之間的區(qū)別并沒(méi)有絕對(duì)的意義.
(2)都遵循公式v=λf,在真空中的傳播速度都是c=3×108 m/s.
(3)傳播都不需要介質(zhì).
(4)都具有反射、折射、衍射和干涉的特性.
二、電磁波的特性及應(yīng)用
電磁波譜
無(wú)線電波
紅外線
可見(jiàn)光
紫外線
X射線
γ射線
頻率
由左向右,頻率變化為由低到高
真空中的波長(zhǎng)
由左向右,波長(zhǎng)變化為由長(zhǎng)到短
特性
波動(dòng)性強(qiáng)
熱效應(yīng)強(qiáng)
感光性強(qiáng)
化學(xué)作用、熒光效應(yīng)強(qiáng)
穿透力強(qiáng)
穿透力最強(qiáng)
用途
通信、廣播、天體物理研究
遙控、遙測(cè)、遙測(cè)、加熱、紅外攝像、紅外制導(dǎo)
照明、照相等
殺菌、防偽、治療皮膚病等
檢查、探測(cè)、透視
探測(cè)、治療
課后小練
一、單選題
1.下列關(guān)于電磁場(chǎng)的說(shuō)法中正確的是( ?。?br />
A.麥克斯韋提出電磁場(chǎng)理論并預(yù)言了電磁波的存在
B.振蕩頻率越低,電磁波越容易發(fā)射和接收
C.電磁波在真空中傳播時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度E與磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相平行
D.可見(jiàn)光的波長(zhǎng)為,其中紅光的波長(zhǎng)較短,紫光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)
2.關(guān)于電磁波的特性,下列說(shuō)法正確的是( ?。?br />
A.X射線可深入骨骼,殺死病變細(xì)胞
B.驗(yàn)鈔機(jī)檢驗(yàn)鈔票真?zhèn)误w現(xiàn)了紫光的熒光作用
C.紅外遙感是利用了紅外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)的特點(diǎn)
D.一切物體都在不停地輻射紫外線,溫度越高,輻射越強(qiáng)
3.下列電磁波中穿透能力最強(qiáng)的是( )
A.射線 B.X射線 C.紫外線 D.紅外線
4.“中國(guó)天眼”位于貴州的大山深處,是500m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)。它通過(guò)接收來(lái)自宇宙深處的電磁波,探索宇宙。下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是(??)
A.電磁波在任何介質(zhì)中傳播速度均為
B.麥克斯韋認(rèn)為均勻變化的電場(chǎng)能激發(fā)出變化的磁場(chǎng),空間將產(chǎn)生電磁波
C.紫外線的波長(zhǎng)比紅外線小
D.普朗克通過(guò)實(shí)驗(yàn)捕捉到電磁波,證實(shí)了麥克斯韋的電磁理論
5.物理在科技和生活中有著廣泛的應(yīng)用,下列有關(guān)物理的應(yīng)用說(shuō)法不正確的是( ?。?br />
A.圖甲中,開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間,燈泡一定會(huì)突然閃亮一下
B.圖乙中,F(xiàn)AST射電望遠(yuǎn)鏡是在無(wú)線電波段觀測(cè)天體的
C.圖丙中,農(nóng)林噴灌裝置能夠一邊噴水一邊旋轉(zhuǎn)是利用了反沖原理
D.圖丁中,用一蹄形磁鐵接近正在旋轉(zhuǎn)的銅盤(pán),銅盤(pán)很快靜止下來(lái)是利用了電磁阻尼
6.新型冠狀病毒威脅著全世界人民的生命健康,紅外測(cè)溫槍在疫情防控過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。紅外線是電磁波,下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(??)
A.一切物體都在不停地發(fā)射紅外線
B.紫外線有助于人體合成維生素D
C.醫(yī)學(xué)上用X射線透視人體,檢查體內(nèi)病變等
D.由于紅外線的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光長(zhǎng),所以比可見(jiàn)光更難發(fā)生干涉、衍射
7.某同學(xué)利用太陽(yáng)光和三棱鏡重復(fù)了牛頓的色散實(shí)驗(yàn),并將5支相同的溫度計(jì)分別放在屏幕A、B、C、D、E五處位置,其中B處是紅光邊緣,D處是紫光邊緣,觀察到的現(xiàn)象是A處的溫度計(jì)升溫最快,下列解釋最合理的是(????)
A.A處照射到的電磁波波長(zhǎng)最長(zhǎng) B.A處照射到的電磁波能量最大
C.A處照射到的電磁波含有紅外線 D.A處照射到的電磁波含有紫外線
8.為了做好新冠疫情防控工作,學(xué)校利用紅外測(cè)溫槍對(duì)出入學(xué)生進(jìn)行體溫檢測(cè)。下列關(guān)于紅外測(cè)溫槍的說(shuō)法正確的是( )
A.紅外測(cè)溫槍接收到的是學(xué)生身體的熱量信號(hào)
B.體溫越高,測(cè)溫槍接收到的最強(qiáng)輻射頻率越高
C.紅外線是光,不屬于電磁波
D.紅外線屬于電磁波,其波長(zhǎng)小于紫外線的波長(zhǎng)
二、多選題
9.下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法,正確的是( ?。?br />
A.無(wú)線電波波動(dòng)性很強(qiáng),廣泛用于通信、廣播、導(dǎo)航等領(lǐng)域
B.紫外線的熱效應(yīng)很強(qiáng),可用來(lái)加熱烘干物體
C.γ射線的殺傷作用和穿透作用都很強(qiáng),可用于腫瘤切除手術(shù)
D.電磁波的傳播需要介質(zhì),在真空中不可以傳播
10.關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波的說(shuō)法中,下列敘述正確的是( )
A.電磁波是橫波,傳播不需要介質(zhì),可以在真空中傳播
B.微波爐加熱食物是利用了微波有很強(qiáng)的熱效應(yīng)
C.麥克斯韋建立了經(jīng)典電磁理論,并預(yù)言了電磁波的存在
D.安培通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用
11.關(guān)于電磁波譜及電磁波的發(fā)射和接收,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.接收電磁波時(shí),調(diào)諧使接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)
B.要使電視機(jī)的屏上有圖像,必須要有檢波過(guò)程
C.驗(yàn)鈔機(jī)檢驗(yàn)鈔票真?zhèn)误w現(xiàn)了紫外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)的點(diǎn)
D.X射線可深入人的骨骼,殺死病變細(xì)胞
三、解答題
12.某廣播電臺(tái)發(fā)射的電磁波的頻率f是。求:
(1)該電磁波在真空中的速度v。
(2)該電磁波在真空中的波長(zhǎng)。
13.若某種電磁波在真空中的頻率為,試回答下列問(wèn)題:
(1)該電磁波的波長(zhǎng)為多少?
(2)該電磁波屬于哪一波段?
(3)若該電磁波從真空射入水中,判斷電磁波的頻率、傳播速度及波長(zhǎng)分別如何變化。
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