第四章 第4节 电磁波谱-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第二册同步核心辅导与测评（人教版）

第4节　电磁波谱 [学习目标要求]　1.认识电磁波谱，知道光是电磁波。2.了解电磁波各波段的特点和主要用途。 　电磁波谱 1．电磁波谱：按电磁波的波长大小或频率高低的顺序排列成的谱，叫作电磁波谱。 2．按照波长从长到短依次排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。不同的电磁波由于具有不同的波长(频率)，具有不同的特性。 [判一判] 　(1)电磁波按照频率由高到低依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。(×) (2)电磁波的波长越长，相同时间传递的信息量越大。(×) 　电磁波的特性及应用 1．无线电波：把波长大于1 mm(频率低于300 GHz)的电磁波称作无线电波，主要用于通信、广播及其他信号传输。雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生反射，以此来测定物体位置的无线电设备，其利用的是波长较短的微波。 2．红外线 (1)红外线是一种光波，波长比无线电波短，比可见光长。 (2)所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。 (3)红外线的应用主要有红外遥感技术和红外体温计。 3．可见光：可见光的波长在400～760 nm之间。 4．紫外线 (1)波长范围在5～370nm之间，不能引起人的视觉。 (2)具有较高的能量，应用于灭菌消毒，具有较强的荧光效应，用来激发荧光物质发光。 5．X射线和γ射线 (1)X射线波长比紫外线短，有很强的穿透本领，用来检查金属构件内部有无裂纹或气孔，医学上用于检查人体的内部器官。 (2)γ射线波长比X射线更短，具有很高的能量，穿透力更强，医学上用来治疗某些癌症，工业上也可用于探测金属构件内部是否有缺陷。 [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)红外线的波长大于可见光的波长。(√) (4)可利用紫外线的荧光效应辨别人民币的真伪。(√) 学习任务一　电磁波谱 [导学探究] 电磁波在真空中的传播速度是多少？无线电波的波长比可见光的波长长还是短？除了无线电波和可见光之外，还有哪些电磁波？ 提示：电磁波在真空中的传播速度是光速；无线电波的波长比可见光的波长长；还有红外线、紫外线、X射线、γ射线等。 [思维深化] 1．电磁波谱及介绍 无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来便构成了范围非常广阔的电磁波谱。如图所示是按波长由长到短(频率由低到高)的顺序排列的。 2．各种电磁波的共性 (1)在本质上都是电磁波，遵循相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义。 (2)都遵循公式v＝λf，在真空中的传播速度都是c＝3×108 m/s。 (3)传播都不需要介质。 (4)都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。 3．电磁波的个性 (1)不同电磁波的频率或波长不同，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，在不同介质中速度不同。不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大，速度越小。 　5G网络使用的无线电波通信频率在3.0 GHz 以上的超高频段和极高频段(如图)，比目前4G及以下网络(通信频率在0.3 GHz～3.0 GHz间的特高频段)拥有更大的带宽和更快的传输速率。未来5G网络的传输速率(指单位时间传送的数据量大小)可达10 Gbps(bps为bits per second的英文缩写，即比特率、比特/秒)，是4G网络的50～100倍。关于5G网络使用的无线电波，下列说法正确的是(　　) A．在真空中的传播速度更快 B．在真空中的波长更长 C．衍射的本领更强 D．频率更高，相同时间传递的信息量更大 解析：D　任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，故A错误；因5G信号的频率更高，故波长短，不容易发生明显的衍射现象，故B、C错误；频率越高能量越大，相同时间传递的信息量更大，故D正确。 [针对训练] 1．下列电磁波，其衍射能力由强到弱的顺序排列正确的是(　　) A．红外线、可见光、紫外线、γ射线 B．γ射线、可见光、红外线、无线电波 C．可见光、红外线、X射线、γ射线 D．γ射线、紫外线、可见光、红外线 解析：A　波长越长，衍射能力越强，故按衍射能力由强到弱的顺序排列是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，故A正确。 学习任务二　电磁波的特性及应用 [导学探究] 红外体温计不用与人体接触便可以迅速测量体温，如图所示，你知道它的工作原理吗？ 提示：根据体温越高，辐射红外线越强的原理。 [思维深化] 各种电磁波的特性及应用 电磁 波谱 无线 电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 频率(Hz) 由左向右，频率由小到大 真空中波长 由左向右，波长由长到短 特性 波动 性强 热作 用强 感光 性强