(讲义)第4章 第2-3节 电磁波的发射、传播和接收&电磁波谱-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(鲁科版2019)

第2节　电磁波的发射、传播和接收 第3节　电磁波谱 1．知道调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振等概念。 2．知道电磁波发射的条件及电磁波传播和接收的原理。 3．根据电磁波各波段特点，讨论总结其在生活中的实际应用与防护。 4．认识电磁波谱，了解电磁波各波段的特性和主要作用。 知识点一　电磁波的发射、传播和接收 1．电磁波的发射 (1)有效发射条件 ①振荡频率足够高。 ②电场、磁场尽可能分布到较大的空间。 (2)开放电路：为了满足发射条件，可以减小电容器的极板面积，增大极板间距，使电容器变成两条长直导线，一条深入高空成为天线，另一条接入地下成为地线。 (3)电磁波的调制 ①定义：把低频电信号加载到高频等幅振荡电流上称为调制。 ②分类 a．调幅：使电磁波的振幅随信号改变，频率始终保持不变。 b．调频：使电磁波的频率随信号而改变。 2．电磁波的传播 (1)无线电波通常有三种传播途径：地波、天波和空间波。 (2)传播特点 ①地波：沿地球表面空间传播的无线电波。在无线电技术中，通常采用地波的形式传播长波、中波和中短波。 ②天波：靠大气层中电离层的反射传播的无线电波。短波最适合采用天波的形式传播。 ③空间波：像光束那样沿直线传播的无线电波。这种传播方式适用于超短波和微波通信，此外卫星中继通信、卫星电视转播等也主要是利用空间波为传输途径。 3．电磁波的接收 (1)电谐振现象：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生电流最强的现象。与机械振动中的共振现象类似。 (2)调谐：在无线电技术中，对空间存在的各种频率的电磁波，需要选择某一特定的频率接收的过程。 (3)调谐电路 ①定义：能够调谐的接收电路。 ②应用：调节调谐电路可调电容或电感，改变电路的固有频率，使它与要接收的电台的电磁波的频率相同。 　为什么发射天线做成金属杆状？接收电磁波时，选择特定频率电磁波的原理是什么？ 提示：为了有效发射电磁波，形成开放电路。电谐振原理。 1．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)振荡频率足够高的开放电路才能有效发射电磁波。 (√) (2)地波传播的是短波和微波，且波长越短，传播效果越好。 (×) (3)解调是从接收到的高频电磁波中“检”出所携带的信号，解调是调制的逆过程。 (√) 知识点二　电磁波谱 1．电磁波谱 电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，把这些电磁波按波长或频率顺序排列起来，就构成了电磁波谱。电磁波谱中的各种波有一定的波长范围，它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性；它们在真空中的传播速度均等于光速。 2．电磁波的应用 (1)无线电波的应用 ①特点：不同波段内的无线电波具有不同的传播特性。频率越低，传播损耗越小，覆盖距离越远；频率越高，传播损耗越大，覆盖距离越近。 ②应用：长波主要用于调幅广播及航海导航；中波主要用于调幅广播及通信；短波主要用于远距离短波通信及调幅广播；微波主要用于调频广播、电视、卫星导航和雷达，微波炉可利用高功率的微波对食物进行加热。 (2)红外线和紫外线的应用 ①红外线：具有明显的热效应。利用红外线的这种热效应，制成了红外线烤箱、红外线炉等；利用红外线使特制底片感光的性质还可制成红外摄影仪、红外遥感器等。 ②紫外线：紫外线能使很多物质发出荧光，很容易让底片感光。当适量紫外线照射人体时，能使人体合成维生素D，可以预防佝偻病，但过量的紫外线会伤害人体，应注意防护。紫外线还具有杀菌作用，医院里的病房利用紫外线消毒；银行利用紫外线灯鉴别钞票的真伪。 (3)X射线和γ射线的应用 ①X射线：穿透力较强，在医学上常用X光照片辅助进行疾病诊断。长期暴露在X射线下，会对人体造成很大伤害。 ②γ射线：从原子核内发出的电磁波，能量较高，穿透力很强，对生物的破坏力很大。医学上常用来杀死癌细胞。 　无线电波、红外线、紫外线、X射线等都是电磁波，但是，无线电波主要应用于通信，红外线主要应用于遥感、红外摄像和红外制导，紫外线主要应用于杀菌消毒，而X射线主要应用于透视，这是为什么呢？ 提示：这是由于不同波段的电磁波表现出不同的特性，性质决定它们的用途。 2．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电磁波波长较短的波能量大，穿透能力强。 (√) (2)紫外线有明显的热效应。 (×) 3．填空 在医院里常用紫外线对病房和手术室消毒，在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力。 1895年，一位年轻的意大利人马可尼发明了无线电通信技术。从此，携带了人类信息的电磁波开始在空间自由旅行，人们不必依赖电线，就可以在遥远的地方互通信息。电视台发射电视信号为什么要建高耸入云的发射塔呢？ 提示：电视信号要有效地发射出去，必须采用高频开放电路，电视信号所用电磁波的波长比较短，以直