第3、4 节无线电波的发射和接收电磁波谱-【创新教程】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册五维课堂（人教版2019）

物理·选择性必修第二册 第3节 无线电波的发射和接收 +否案新树 ·专消精诗 短机惑的 ★学习方浩 第4节 电磁波谱 知识导图 核心素养 有效发射条件 1.物理观念：通过调制、调 无线电波 无线电波的发射 调制 幅、调频、调谐、解调、电谐 的发射和 发射过程 调谐 振等概念，体会物理观念 接收 无线电波 的生成过程 的接收 解调 2.科学思维：利用电磁波的 电视广播的发射和接收 发射及接收原理的分析 电磁波谱 体会物理模型构建在探索 自然规律中的作用 无线 红外 可见 紫外 X射线和 3.科学态度与责任：通过电 电波 线 光 线 Y射线 磁波的应用，体会科技发 波的用途 展的过程及对社会的推动 及传播 特点及典型应用 作用 自主预习。探新知 [知识梳理] 调幅(AMD:使高频电磁波的 知识点一 无线电波的发射和接收 随信号的强弱而变的调制技术 ②分类 1.无线电波的发射 调频(FMD:使高频电磁波的 (1)要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有 随信号的强弱而变的调制技术 如下特点： 2.无线电波的接收 第一，要有 的振荡频率.频率越 (1)原理：电磁波在传播过程中如果遇到导体， ,发射电磁波的本领越大 会使导体中产生 ,因此，空中的导 第二，振荡电路的电场和磁场必须分散到 体可以用来接收电磁波. 的空间，这样才能有效地把能 (2)电谐振与调谐 量辐射出去， ①电谐振：当接收电路的 跟收到 (2)调制 的电磁波的 相同时，接收电路中产 ①定义：在电磁波发射技术中，使载波随各 生的振荡电流最强，这种现象叫作电谐振， 种信号而改变的技术 ②调谐：使接收电路产生 的过程 ·100· 第四章电磁振荡与电磁波 (3)解调：使声音或图像信号从高频电流中还 (5)X射线和Y射线 原出来的过程，它是 的逆过程 X射线：波长比紫外线更短，穿透本领 (4)检波：调幅波的 用来 人体内部器官，金属构 3.电视广播的发射和接收 件内部的缺陷 (1)发射：电视广播信号是一种无线电信号.现 Y射线：波长最短的电磁波，具有很高的能 代电视发射系统中，首先将光信号转变为 量.穿透能力很强.主要应用：医学上用于 ,再通过载波将信号 成 病变细胞，用来 某些癌 高频信号再进行传播。 症，也可用于 金属构件内部的 (2)传播方式：地面无线电传输、 缺陷. 以及卫星传输 [基础自测] (3)接收：电视接收端，接收到高频电磁波信号 1.思考判断（正确的打“/”，错误的打“×”） 后，经过解调处理，就可以将得到的信号通 (1)电磁波只能无线传输， () 过显示设备转变为图像信息。 (2)X射线是电磁波，它由速度较高的电子 知识点二电磁波谱 构成。 1.电磁波种类： (3)红外线的波长大于可见光的波长.() 、X射线、Y射线等. (4)可利用紫外线的荧光效应辨别人民币的 2.电磁波谱：按电磁波的 或频率高 真伪。 低顺序把各种电磁波排列成的谱。 2.在我们周围弥漫着各种电台、电视台及无线 3.电磁波特性及用途 电设备发出的电磁波，我们若想收听某一电 (1)无线电波：波长大于1mm(频率小于 台的广播，需要调节收音机的旋钮选台，你 300GHz)的电磁波是无线电波，主要用于 知道“选台”的作用吗？ 和广播 (2)红外线：它的波长比无线电波短，比可见光 长.所有物体都会发射 ,热物体 的红外辐射比冷物体的红外辐射 ,主要应用于加热或红外摄影 (3)可见光：能使人的眼睛产生 的 电磁波，可见光的波长在400~760nm 之间，分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜 色.不同颜色的光波长（频率） (4)紫外线：波长范围在5~370nm之间，紫 外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中 的物质.应用于 ；许多物质在 的照射下会发出荧光，可以设计 防伪措施。 ·101· 物理·选择性必修第二册 合作探究。攻重难 振究1 电磁波的发射和接收 (2)高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调 ◆[探究导引门 制方式叫调频，电台的立体声广播和电视 1895年，一位年轻的意 中的伴音信号，采用调频波.如图所示调频 大利人马可尼（公元 的作用，其中甲为声音信号的波形：乙为高 1874一1937年)发明了 频等幅振荡电流的波形；丙为经过调频的 无线电通信技术.从此， 高频振荡电流的波形， 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？ 乙0A9990一i 内0 AAMAA0A 3.解调是调制的逆过程 声音、图像等信号频率相对较低，不能转化 为电信号直接发射出去，而要将这些低频信 ◆[探究归纳] 号加载到高频电磁波信号上去.将声音、图 1.无线电波的发射和接收过程 像信号加载到高频电磁波上的过程就是调 调幅 制.而将声音、图像信号从高频信号中还原 制 湖谐 一*保调 信号 调频 发射 接收 位写 出来的过程就是解调 2.“调幅”和“调频”的区别 4.正确理解调谐的作用 (1)高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调 世界上有许许多多的无线电台、电视台及各 制方式叫调幅，一般电台的中波、中短波、 种无线电信号，如果不加选择全部接收下 短波广播以及电视中的图像信号采用调幅 来，那必然是一片混乱，分辨不清.因此接收 被.如图所示是调幅的作用，其中甲为声音 信号时，首先要从各种电磁波中把我们需要 信号的波形；乙为高频等幅振荡电流的波 的选出来，通常叫选台，在无线电技术中是 形：丙为经过调幅的变频振荡电流的波形。 利用电谐振达到该目的的， [例1]（多选)关于电磁波的发射和接收，下 列说法中正确的是 () A.为了使振荡电路有效地向空间辐射能 ZMMw 量，必须是闭合电路 B.音频电流的频率比较低，不能直接用来 发射电磁波 ·102· 第四章电磁振荡与电磁波 C.当接收电路的固有频率与收到的电磁波 电磁波谱中的各部分有没有严格的分界线？ 的频率相同时，接收电路产生的振荡电 (2)红外体温计不用 流最强 与人体接触便可以迅 D.要使电视机的屏幕上有图像，必须要有 速测量体温，如图所 检波过程 示，你知道它的工作 [思路点拨]解此题关键有两点 原理吗？ (1)明确有效发射电磁波的条件。 (2)明确电谐振、检波的概念， ◆[跟进训练] 1.为了增大无线电台向空间发射无线电波的 能力，对LC振荡电路的结构可采用下列哪 些措施 A.增大电容器极板的正对面积 B.增大电容器极板的间距 C.增大自感线圈的匝数 D.提高供电电压 ◆[探究归纳] 2.(多选)关于无线电波的接收，下列说法中正 1.电磁波的共性 确的是 (1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服 A.当接收电路的固有频率跟接收到的电磁 从相同的规律，各波段之间的区别并没有 波频率相同时，该电磁波在接收电路中 绝对的意义， 激起的感应电流最大 (2)都遵守公式v=入f,它们在真空中的传播 B.使接收电路中产生电谐振的过程叫作 速度都是c=3.0×108ms. 调谐 (3)它们的传播都不需要介质. C.收音机的接收电路是LC振荡回路 (4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的 D.从接收到的高频率振荡中“检”出所携带 特性。 的信号，叫作调谐 2.各种电磁波的特点及应用 探究2 电磁波的应用 电磁波谱无线电波虹外线可见光 柴外线 X射线 Y射线 ◆[探究导引门 颗率(Hz》由左向右，别幸由小到大 真空中 (1)无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射 由左向右，被长由长到烟 波长 线、Y射线合起来便构成了范围非常广阔的 化学作 穿通 波动 热作 感光 穿透 特性 用，荧光 电滋波谱.如图所示是按波长由大到小（频 性强 用强 性强 力强 效应 最强 率由小到大)顺序排列的电磁波谱 加热，通 光灯 测、通 杀前消 检查探 通讯，广 照明、照 探测。 用途 感.红外 毒，治疗 群、 插、导航 相等 治疗 Visible 摄像，红 度肤 梗、治疗 T X-my 外制特 病等 1010 ·103 物理·选择性必修第二册 [例2]关于电磁波的特性和应用，下列说法 正确的是 ) A.红外线和X射线都有很高的穿透本领， 常用于医学上透视人体 A.它们发出的都是红外线 B.过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康 B.它们发出的都是紫外线 C.电磁波中频率最大的为Y射线，最容易 C.验钞机发出的是红外线，遥控器发出的 发生衍射现象 是紫外线 D.紫外线和X射线都可以使感光底片感光 D.验钞机发出的是紫外线，遥控器发出的 [规律总结] 是红外线 2.关于各种电磁波的性质比较，下列说法中正 (1)所有电磁波在真空中的波速相同，而它们 确的有 在同一种介质中的波速则不同」 A.由于红外线的波长比可见光长，所以比 (2)红外线和紫外线在现代科技和生活实际 可见光更难发生干涉、衍射 中应用广泛，同学们必须高度重视. B.由于Y射线的波长太短了，所以根本无法 ◆[跟进训练] 发生干涉、衍射 1.验钞机发出的光能使钞票上的荧光物质发 C.无论哪一种电磁波，在真空中的传播速 光，电视机、空调的遥控器发出的光能控制 度都相同 电视机、空调的工作状态.对于它们发出的 D.Y射线的穿透能力最强，所以最适于用来 光，以下判断正确的是 ( 透视人体，检查骨骼和其他病变情况 菲析易错。提素养 [易错点]对调制、调谐、解调等概念理解不 [错因分析]不能准确理解电磁波发射与 清而造成错误 接收的过程；对发射与接收过程中的概念的 [例]关于无线电波的发送和接收，下列说法 具体意义不理解。 正确的是 ( [正解]D A.为了将信号发射出去，先要进行调谐 [解析]为了将信号发射出去，先要进行调 B.为了从各个电台发出的电磁波中将需要 制，A项错误；为了从各个电台发出的电磁 波中选出需要的，就要进行调谐，B项错误： 的选出来，就要进行调制 为了从高频电流中取出音频信号，就要进行 C.为了从高频电流中取出声音信号，就要 解调，C项错误 进行调频 [误区警示]电磁波发射过程要进行调制， D.以上说法都不对 调制是把信号加到载波上的过程.接收过程 [错解]A或B或C 要经过调谐和解调，解调是把信号从载波上 取出的过程 ·104· 第四章电磁振荡与电磁波 ◆[课堂小结] 特征：被动性强 并放电路 无线电波 州途：通说 无线电被 的发 岗赋 特征：热作用 调制 湖颜 红外线 作用：加热、遥感 调谐 电磁波谱 特征：感光作用 无线电被的 发射和接收 无线电波 可见光 作用：照明、照相 的接收 解调 特征：荧光效应和化学作用 也视广搭信号的发射 紫外线 作用：杀菌、消毒 电视广播的 电视信号的传播方式 特征：穿透能力强 发射和接收 电视广播信号的接收 X射线和 y射线 作用：探测、透视 课堂自测。夯基础 1.(电磁波的接收和发射)电磁场理论的建立， A.可见光波段 B.红外波段 促进了现代社会的发展，下列应用中，同时 C.紫外波段 D.X射线波段 使用了电磁波接收和发射技术的电器是 4.(电磁波的接收和发射)（多选）调谐电路的 可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出 A.微波炉 B.收音机 仍接收不到较高频率电台发出的电信号，要 收到电信号，应 () C.电视机 D.手机 A.增多调谐电路中线圈的匝数 2.(电磁波的接收和发射)一首乐曲从电台“出 B.加大电源电压 发”开始到从收音机的调频台播放出来为 C.减少调谐电路中线圈的匝数 止，下列选项都描述了该过程，其中顺序正 D.将线圈中的铁芯取走 确的是 5.(电磁波的应用)（多选）关于物理知识在生 A.调制一发射一调谐一解调一播放 活中的应用，下列说法正确的是 () B.调频一发射一解调一调谐一播放 A.机场、车站所用的测量人体温度的测温 C.调幅一调谐一发射一解调一播放 仪应用的是紫外线 D.调频一调谐一发射一解调一播放 B.雷达是利用无线电波中的微波来测定物 3.(电磁波谱)间谍卫星上装有某种遥感照相 体位置的无线电设备 机，可用来探测军用和民用目标.这种照相 C.Y射线可以用来治疗某些癌症 D.医院给病人做的脑部CT应用的是X射 机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车辆离 线的穿透本领较强 开，也瞒不过它.这种遥感照相机敏感的电 C温馨提 磁波属于 学习至此，请完成配套训练 章末归纳提升 [知识整合] 电磁振荡 电磁波谱 电磁振满 电做振酱的周期和频率 电微振酱马电做波 屯磁被的发射 电磁场 巾蓝波的接收巾磁波的发射和接收 电磁场与电磁波 (电磁波与机械液的比较 ·105·参考答案 第3节 无线电波的发射和接收 跟进训练 第4节 电磁波谱 1.D [紫外线有较强的荧光作用,能使荧光物质发出荧光,故 验钟机发出的是紫外线;红外线波长较长,容易发生衍射,故 自主预习·探新知 能很方便地遥控家用电器,D正确。] 知识梳理 2.C [波长越长,越容易发生干涉、衍射,故A错误;干涉、衍 一、1.(1)足够高 高 尽可能大(2)②振幅 频率 射是一切波都具有的现象,故B错误;电磁波在真空中的传 2.(1)感应电流 (2)①固有频率 频率 ②电谐振(3)调制 播速度等于光速,C正确;X射线用来透视人体,检查骨 (4)解调 3.(1)电信号 调制 (2)有线网络传输 等,D错误.] 二、1.无线电波 红外线 可见光 紫外线 2.波长大小 课堂自测·夯基础 3.(1)通信 (2)红外线 强 (3)视觉效应 不同 (4)灭菌 1.D [收音机、电视机、手机等都要利用电磁波传递信息,但 消毒 紫外线 (5)较强 检查 摧毁 治疗 探测 基础自测 同时使用了电磁波接收和发射技术的电器只有手机,故D 正确,A、B、C错误.] 1.(1)X(2)X (3)(4) 2.A [一首乐曲从电台“出发”开始到从收音机的调频台播放 2.提示 “选台”是为了使想收听的某一电台发射的电磁波的 出来为止,首先要进行调制,即把声音信号加到高频电磁波 频率与收音机的接收电路的固有频率相同 合作探究·攻重难 信号上去,然后进行发射;载波信号被收音机接收后首先要 探究1 进行调谐选出该信号,然后进行解调,从高频信号中把声音 提示 电视信号要有效地发射出去,必须采用高频开放电 信号取出来,最后通过刺时播放:故选A.1 3.B [所有的物体都能发出红外线,热的物体的红外线辐射 路,电视信号所用电磁波的液长比较短,以直线传播为主,遇 比冷的物体的强,间谋卫星上装的遥感照相机,实际上是红 到障碍物会被阻挡,所以发射天线要架得高一些 [例1] BCD [有效发射电磁波,必须采用开放电路和高频 外线探测器,它能在较冷的背景上探测出较热物体的红外线 辐射,这是红外线摄影的基础,故B正确。 发射:一般的音频电流的频率较低,不能直接用来发射电磁 4.CD [影响电感L的因素有线圈臣数、粗细、长短及有无铁 波;电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象,与机械振动中 的共报有些相似;电视机显示图像时,必须通过检波过程,把 芯等,而对铁芯和匝数分析的题目较多,当调谐电路的固有 有效的信号从高频信号中取出来,否则就不能显示,故A错 频率等于电台发出信号的频率时,发生电谐报才能收听到电 误,B、C.D正确,] 台信号,由题意知收不到电信号的原因是调谐电路固有题 多 跟进训练 低,由以上分析可知在C无法调节的前提下,可减小电感L 1.B [要增大无线电波向空间发射电磁波的能力,必须提高 即可通过C、D的操作增大/. 5.BCD 一切物体均发出红外线,随着温度不同,辐射强度不 其振荡短率,即减小七或减小C,要减小 ,可通过减小线 匝数、向外抽铁悲的方法;要减小C,可采用增大板间距、减 同,测量人体温度的测温仅应用的是红外线,故A错误:雷 小极板正对面积、减小介电常数的办法,故B正确, 达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的,故B正确; 2.ABC [接收电路与电磁波发生电谐振时,即接收电路的固 y射线可以放疗,可以用来治疗某些病症,故C正确;给病人 有频率等于电磁波的频率时,电路中激起的感应电流最大, 做的脑部CT应用的是X射线的穿透本领较强,故D正确.] 选项A正确;根据调谐概念可知,选项B正确,D错误;收音 章末归纳提升 机的接收电路是L.C回路,选项C正确.] 能力强化 探究2 [例1 [解析] 由电流图像可得,在/一0时刻是电容器开始 提示(1)没有。 放电,电路中电容器的M板带正电,故电流方向逆时针为正 (2)根据体温越高,辐射红外线越强的原理 方向;某段时间里,电路的磁场能在减少,说明电路中的电流 [例2] D [X射线有很高的穿透本领,常用于医学透视人 在减小,是电容器的充电过程,此时M板带正电,说明此时 体,红外线没有,选项A错误;过强的紫外线照射对人的皮 电流方向顺时针方向为负,符合电流减小且为负值的只有 肤有害,选项B错误;电磁波中频率最大的为Y射线,其波长 段。 最短,最不容易发生衍射现象,选项C错误。 [答案]cd .145.