一、電磁波譜
1．電磁波譜：按電磁波的波長大小或頻率高低的順序排列成的譜，叫作電磁波譜。
2．按照波長從長到短依次排列為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。不同的電磁波由于具有不同的波長(頻率)，具有不同的特性。
例1 各種不同頻率范圍的電磁波按頻率由高到低的排列順序是( )
A．γ射線、紫外線、可見光、紅外線
B．γ射線、紅外線、紫外線、可見光
C．紫外線、可見光、紅外線、γ射線
D．紅外線、可見光、紫外線、γ射線
答案 A
解析 在電磁波譜中，各電磁波按照頻率從低到高的排列順序是：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線，所以選項(xiàng)A正確。
二、電磁波的特性及應(yīng)用
1．無線電波：把波長大于1 mm(頻率低于300 GHz)的電磁波稱作無線電波，主要用于通信、廣播及其他信號(hào)傳輸。
雷達(dá)是利用電磁波遇到障礙物要發(fā)生反射，以此來測(cè)定物體位置的無線電設(shè)備，其利用的是波長較短的微波。
2．紅外線
(1)紅外線是一種光波，波長比無線電波短，比可見光長。
(2)所有物體都發(fā)射紅外線，熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射強(qiáng)。
(3)紅外線的應(yīng)用主要有紅外遙感技術(shù)和紅外體溫計(jì)。
3．可見光：能使人的眼睛產(chǎn)生視覺效應(yīng)的電磁波，可見光的波長在400～760 nm之間，分為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色。不同顏色的光波長(頻率)不同。
4．紫外線：(1)波長范圍在5～370 nm之間，不能引起人的視覺。
(2)具有較高的能量，應(yīng)用于滅菌消毒，具有較強(qiáng)的熒光效應(yīng)，用來激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光。
5．X射線和γ射線
(1)X射線波長比紫外線短，有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，用來檢查金屬構(gòu)件內(nèi)部有無裂紋或氣孔，醫(yī)學(xué)上用于檢查人體的內(nèi)部器官。
(2)γ射線波長比X射線更短，具有很高的能量，穿透力更強(qiáng)，醫(yī)學(xué)上用來治療某些癌癥，工業(yè)上也可用于探測(cè)金屬構(gòu)件內(nèi)部是否有缺陷。
說明：波長越長越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，衍射現(xiàn)象越明顯，穿透能力越弱。
(1)各種電磁波中最容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象的是γ射線。( × )
(2)紅外線有顯著的熱效應(yīng)，紫外線具有較高的能量。( √ )
(3)低溫物體不能輻射紅外線。( × )
(4)紫外線在真空中的傳播速度大于可見光在真空中的傳播速度。( × )
(5)可利用紅外線的熒光效應(yīng)辨別人民幣的真?zhèn)巍? × )
(6)X射線的穿透本領(lǐng)比γ射線更強(qiáng)。( × )
例2 (多選)(2023·黃岡高二期末)紅外測(cè)溫門使用了一種傳感器，當(dāng)它感應(yīng)到有人走近時(shí)會(huì)自動(dòng)對(duì)人測(cè)溫，如果體溫低于37.3 ℃門會(huì)自動(dòng)打開。下列說法中正確的是( )
A．當(dāng)人體溫低于37.3 ℃時(shí)不會(huì)向外輻射紅外線
B．人的體溫越高，測(cè)溫門測(cè)量時(shí)接收到的紅外輻射越強(qiáng)
C．該測(cè)溫門感應(yīng)到人體輻射的紅外線比可見光的波長短
D．該測(cè)溫門上感應(yīng)到人體輻射的紅外線比X射線的頻率低
答案 BD
解析 當(dāng)人體溫低于37.3 ℃時(shí)也會(huì)向外輻射紅外線，故A錯(cuò)誤；溫度越高，輻射越強(qiáng)，人的體溫越高，測(cè)溫門測(cè)量時(shí)接收到的紅外輻射越強(qiáng)，故B正確；紅外線的波長比可見光的長，頻率比X射線的頻率低，故C錯(cuò)誤，D正確。
例3 (多選)我國“可見光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”獲得重大突破——可見光通信的實(shí)時(shí)通信速率已經(jīng)提高至50 Gbps，相當(dāng)于0.2 s即可下載一部高清電影。關(guān)于可見光，下列說法正確的是( )
A．可見光中的紅光比紫光的頻率低
B．可見光不屬于電磁波
C．可見光波長越長，越容易發(fā)生明顯衍射
D．可見光從空氣進(jìn)入水中后，其頻率不變，但是波長變短
答案 ACD
解析 根據(jù)可見光的頻率排列順序可知，可見光中的紅光比紫光的頻率低，選項(xiàng)A正確；可見光屬于電磁波，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；可見光波長越長，越容易發(fā)生明顯衍射，選項(xiàng)C正確；可見光從空氣進(jìn)入水中后，其頻率不變，波速減小，根據(jù)λ＝eq \f(v,f)可知，波長變短，選項(xiàng)D正確。
例4 (2023·湖州高二期末)關(guān)于生活中遇到的各種電磁波，下列說法正確的是( )
A．醫(yī)院里“CT”機(jī)使用的電磁波是γ射線，它具有較強(qiáng)的穿透能力
B．紫外線常用于衛(wèi)星通信、電視等信號(hào)的傳輸，它還可用于消毒
C．“浴霸”的取暖燈泡能發(fā)出較強(qiáng)的紅外線，它具有顯著的熱效應(yīng)
D．X射線可以摧毀病變的細(xì)胞，常用于治療各種癌癥
答案 C
解析 醫(yī)院里“CT”機(jī)使用的電磁波是X射線，利用X射線能夠穿透物質(zhì)，來檢查人體的內(nèi)部器官，故A錯(cuò)誤；微波常用于衛(wèi)星通信、電視等信號(hào)的傳輸，紫外線用于消毒，故B錯(cuò)誤；“浴霸”的取暖燈泡能發(fā)出較強(qiáng)的紅外線，利用紅外線的熱效應(yīng)進(jìn)行取暖，故C正確；γ射線可以摧毀病變的細(xì)胞，常用于治療各種癌癥，故D錯(cuò)誤。
不同電磁波的特性及應(yīng)用
課時(shí)對(duì)點(diǎn)練
考點(diǎn)一 電磁波譜
1．在電磁波譜中，紅外線、可見光和倫琴射線(X射線)三個(gè)波段的頻率高低關(guān)系是( )
A．紅外線的頻率最高，可見光的頻率最低
B．倫琴射線的頻率最高，紅外線的頻率最低
C．可見光的頻率最高，紅外線的頻率最低
D．倫琴射線的頻率最高，可見光的頻率最低
答案 B
解析 在電磁波譜中，紅外線、可見光和倫琴射線(X射線)按照頻率從高到低的排列順序是：倫琴射線(X射線)、可見光、紅外線，故B正確。
2．(2022·浙江嘉興一中月考)使用藍(lán)牙耳機(jī)接聽手機(jī)來電，信號(hào)傳輸示意圖如圖所示。藍(lán)牙通信的電磁波( )
A．是藍(lán)光
B．波長比手機(jī)通信的電磁波短
C．在真空中的傳播速度大小為340 m/s
D．在真空中的傳播速度比手機(jī)通信的電磁波傳播速度小
答案 B
解析 藍(lán)牙通信用的電磁波不在可見光頻率范圍內(nèi)，不是藍(lán)光，故A錯(cuò)誤；藍(lán)牙通信的電磁波頻率比手機(jī)通信的電磁波頻率高，波長短，故B正確；電磁波在真空中的傳播速度約為3×108 m/s，故C錯(cuò)誤；藍(lán)牙通信和手機(jī)通信使用的都是電磁波，在真空中傳播速度相同，故D錯(cuò)誤。
3．一種電磁波射到半徑為1 m的孔上，可發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，由此可知這種波屬于電磁波譜中的( )
A．γ射線 B．可見光
C．無線電波 D．紫外線
答案 C
解析 發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件為障礙物或孔的尺寸和波長相差不多或比波長還要小。電磁波譜中只有無線電波的波長大于1 mm，可見光、紫外線、γ射線的波長更短，故只有無線電波射到半徑為1 m的孔上，才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故選項(xiàng)C正確。
考點(diǎn)二 電磁波的特性及應(yīng)用
4．(2023·陽泉高二期末)以下關(guān)于電磁波的說法不正確的是( )
A．醫(yī)院B超發(fā)出的超聲波是電磁波
B．無線通信是用電磁波進(jìn)行傳播的
C．遙控器發(fā)出的紅外線是電磁波
D．透視使用的X射線是電磁波
答案 A
解析 醫(yī)院B超發(fā)出的超聲波是聲波，不是電磁波，故A錯(cuò)誤；無線通信用的是無線電波，是電磁波，故B正確；遙控器發(fā)出的紅外線是電磁波，故C正確；透視使用的X射線是電磁波，故D正確。
5．關(guān)于紫外線的說法正確的是( )
A．照射紫外線可增進(jìn)人體對(duì)鈣的吸收，因此人們應(yīng)盡可能多地接受紫外線的照射
B．一切高溫物體發(fā)出的光都含有紫外線
C．紫外線有很強(qiáng)的熒光效應(yīng)，常被用來防偽
D．紫外線有殺菌消毒的作用，是因?yàn)槠溆袩嵝?yīng)
答案 C
解析 由于紫外線有較高的能量，殺菌能力較強(qiáng)，在醫(yī)療上有其應(yīng)用，但是過多地接受紫外線的照射，對(duì)人體來說也是有害的，所以A、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤；并不是所有的高溫物體發(fā)出的光都含有紫外線，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤；紫外線有很強(qiáng)的熒光效應(yīng)，可用來防偽，所以C項(xiàng)正確。
6.如圖所示，球形容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太陽光的照射下，地面呈現(xiàn)的是圓形黑影，在黑影中放一支溫度計(jì)，可發(fā)現(xiàn)溫度計(jì)顯示的溫度明顯上升，則由此可斷定( )
A．含碘的二硫化碳溶液對(duì)于可見光是透明的
B．含碘的二硫化碳溶液對(duì)于紫外線是不透明的
C．含碘的二硫化碳溶液對(duì)于紅外線是透明的
D．含碘的二硫化碳溶液對(duì)于紅外線是不透明的
答案 C
解析 紫外線具有熒光效應(yīng)，紅外線熱效應(yīng)明顯，可見光有視覺感應(yīng)。地面呈現(xiàn)的是圓形黑影，說明含碘的二硫化碳溶液對(duì)于可見光是不透明的；溫度計(jì)顯示的溫度明顯上升，紅外線熱效應(yīng)明顯，故說明含碘的二硫化碳溶液對(duì)于紅外線是透明的，C項(xiàng)正確。
7．(多選)許多光的特性在科學(xué)技術(shù)上得到了應(yīng)用，下列對(duì)一些應(yīng)用的解釋，正確的是( )
A．紫外驗(yàn)鈔機(jī)是利用紫外線的化學(xué)作用
B．X光透視利用的是光的衍射現(xiàn)象
C．工業(yè)上的金屬探傷利用的是γ射線具有極強(qiáng)的穿透能力
D．紅外遙感技術(shù)利用了一切物體都在不停地輻射紅外線的特點(diǎn)
答案 CD
解析 紫外驗(yàn)鈔機(jī)是利用紫外線照射印刷在鈔票上的熒光文字，發(fā)出可見光，使這些文字能被肉眼看到，利用了紫外線的熒光效應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤。X射線具有較強(qiáng)的穿透能力，在醫(yī)學(xué)上用它來透視人體，檢查病變和骨骼情況，B項(xiàng)錯(cuò)誤。γ射線具有極強(qiáng)的穿透能力，工業(yè)上的金屬探傷就是利用這個(gè)原理，C項(xiàng)正確。一切物體都在不停地輻射紅外線，紅外遙感技術(shù)就是利用這個(gè)原理，D項(xiàng)正確。
8．太陽表面溫度約有6 000 K，主要發(fā)出可見光；人體溫度約為310 K，主要發(fā)出紅外線；宇宙間的溫度約為3 K，所發(fā)出的輻射稱為“3 K背景輻射”，它是宇宙“大爆炸”之初在空間上保留下的余熱，若要進(jìn)行“3 K背景輻射”的觀測(cè)，應(yīng)該選擇下列哪一個(gè)波段( )
A．無線電波 B．紫外線
C．X射線 D．γ射線
答案 A
解析 電磁波譜按波長由長到短的順序排列為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線，由題意知，物體溫度越高，其發(fā)出的電磁波波長越短，宇宙間的溫度約為3 K，則其發(fā)出的電磁波的波長應(yīng)在無線電波波段，故選項(xiàng)A正確。
9.太陽光通過三棱鏡時(shí)，在豎直放置的屏幕上形成如圖所示的光帶NP(忽略三棱鏡對(duì)各色光的吸收)。若將靈敏溫度計(jì)的測(cè)溫端放在屏幕上的MN、NP、PQ區(qū)域時(shí)，在哪個(gè)區(qū)域上升的示數(shù)最大( )
A．MN B．NP
C．PQ D．無法確定
答案 C
解析 由光的色散可知P、N分別是紅光和紫光，所以PQ區(qū)域是紅外線，紅外線有熱效應(yīng)，則該區(qū)域溫度最高，C正確。
10．過量的電磁輻射對(duì)人體健康有害。按照有關(guān)規(guī)定，工作場(chǎng)所受到的電磁輻射強(qiáng)度(單位時(shí)間內(nèi)垂直通過單位面積的電磁輻射能量)不得超過某一臨界值W。若某無線電通信裝置的電磁輻射功率為P(離輻射源距離為R的球面上接收到的功率始終為P)，則符合規(guī)定的安全區(qū)域到該通信裝置的距離至少為( )
A.eq \r(\f(W,πP)) B.eq \r(\f(W,4πP))
C.eq \r(\f(P,πW)) D.eq \r(\f(P,4πW))
答案 D
解析 根據(jù)題中信息，W＝eq \f(E,St)，E表示能量，S表示面積，t表示時(shí)間，由功率P＝eq \f(E,t)可得W＝eq \f(Pt,St)＝eq \f(P,S)＝eq \f(P,4πr2)，所以r＝eq \r(\f(P,4πW))，選項(xiàng)D正確。
11．雷達(dá)測(cè)距防撞控制系統(tǒng)是利用脈沖電磁波來測(cè)定目標(biāo)的位置和速度的設(shè)備，某機(jī)場(chǎng)引導(dǎo)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)一架飛機(jī)正向雷達(dá)正上方勻速飛來，已知該雷達(dá)顯示屏上相鄰刻度線之間的時(shí)間間隔為1.0×10－4 s，某時(shí)刻雷達(dá)顯示屏上顯示的波形如圖甲所示，A脈沖為發(fā)射波，B脈沖為目標(biāo)反射波，經(jīng)t0＝170 s后雷達(dá)向正上方發(fā)射和被反射的波形如圖乙所示，則該飛機(jī)速度大小約為多少？
答案 306 m/s
解析 由題圖示信息知，比較遠(yuǎn)時(shí)，脈沖波顯示的距離
s＝eq \f(ct,2)＝eq \f(3×108×4×10－4,2) m＝6×104 m
當(dāng)飛機(jī)到達(dá)雷達(dá)正上方后，距離
s′＝eq \f(ct′,2)＝eq \f(3×108×2×10－4,2) m＝3×104 m
由于開始時(shí)飛機(jī)在斜上方，后來飛機(jī)到達(dá)正上方，所以飛機(jī)的速度
v＝eq \f(\r(?6×104?2－?3×104?2),170) m/s≈306 m/s。電磁波譜
無線
電波
紅外線
可見光
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
由左向右，波長變化為由長到短
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)、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

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