4.4 电磁波谱 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第四章 电磁振荡与电磁波 第4节 电磁波谱 新课引入：下图都是太阳的照片，怎会有紫色太阳？ 太空中的太阳动力学观测台（SDO）可以拍摄到紫外线波段的太阳图像。通过这些图像可以观察到被可见光模糊或者遮挡的日冕等太阳活动。对比波长为 211 nm 的紫外线和可见光的图像可以看出，它与我们常见的太阳大不相同。 除了可见光和紫外线，你还知道太阳能发出哪些波段的电磁波吗？ 02 03 01 主题(二) 无线电波 主题(一) 电磁波谱 目录 CONTENTS 主题(三) 红外线、可见光、紫外线 04 第4节 电磁波谱 主题(四) X射线和γ射线 一、电磁波谱 1.概念: 2.特点: 按照电磁波λ大小或υ高低的顺序排列成谱。 ①它们可在真空和介质中传播 , 在真空中速度都是c； 相同频率的电磁波，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； 都遵守公式：V= =λυ。 一、电磁波谱 1.概念: 2.特点: 按照电磁波λ大小或υ高低的顺序排列成谱。 ②它们都具有反射、折射、衍射和干涉的波特性。 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。 LC震荡电路产生 二、无线电波 1.概念: 2.产生机理: 技术上把波长大于1mm(频率低于300GHz)的电磁波称作无线电波。 振荡器 L1 L2 3.无线电波的波段划分与用途 二、无线电波 3.无线电波的波段划分与用途 二、无线电波 射电望远镜 4.自然界中的无线电波 二、无线电波 ②地球磁层: ①太阳辐射: 地球的磁层与太阳风相互作用时，会产生无线电波，这些波对研究空间天气和通信干扰有重要意义。 ③雷电活动: 雷电过程中会产生强烈的无线电波，这些波可以被无线电爱好者捕捉，用于天气预报和研究。 太阳是自然界中最强大的无线电波源之一，其辐射的无线电波对地球通信和气候有重要影响。 原子外层电子受激发后产生 英国人赫歇尔 三、红外线 1.概念: 2.产生机理: 波长在760nm-1mm之间的电磁波 1800年，天文学家威廉·赫歇尔在研究太阳光谱时，意外发现了红外线的存在 3.发现历史: 三、红外线 ①一切物体都在不停地辐射红外线，物体温度越高，辐射的红外线越强。 ②波长介于可见光和微波之间。人眼无法直接看到红外线。 4.特点: 红外线在生活中的应用 三、红外线 5.应用: ①热效应：红外线具有显著的热效应，能够被物体吸收并转化为热能，广泛应用于加热和温度测量。 红外线电烤箱 非接触红外测温仪 红外线在生活中的应用 三、红外线 5.应用: ②穿透性：红外线能够穿透某些介质，如雾和烟，这使得它在军事和气象领域有特殊应用。 红外遥感照片” 红外线在生活中的应用 三、红外线 5.应用: ③热成像技术：红外热成像技术能够显示目标的热辐射特征，用于侦察和监视，尤其在能见度低的环境中效果显著。 行星状星云NGC 7027的红外线照片 2.产生机理： 原子外层电子受激发后产生 四、可见光 波长在400nm~760nm的电磁波。 1.概念: 2.产生机理： 原子外层电子受激发后产生 四、可见光 波长在400nm~760nm的电磁波。 1.概念: 五、紫外线 2.产生机理: 原子外层电子受激发后产生 波长在5nm-400nm的电磁波。 1.概念: 1801年德国物理学家里特首先发现了紫外线 3.发现: 过量的紫外线照射会伤害眼睛和皮肤 五、紫外线 2.产生机理: 原子外层电子受激发后产生 波长在5nm-400nm的电磁波。 1.概念: 1801年德国物理学家里特首先发现了紫外线 3.发现: 4.特性: 有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质。 5.应用: ①灭菌消毒 紫外线用于医院手术室和病房的消毒，有效杀灭细菌和病毒，保障医疗环境的卫生安全。 在饮用水和废水处理中，紫外线消毒技术被广泛使用，以减少氯化物的使用，提高水质安全。 紫外线空气净化器能够有效杀灭空气中的细菌、病毒和霉菌，改善室内空气质量。 过量的紫外线照射会伤害眼睛和皮肤 五、紫外线 2.产生机理: 原子外层电子受激发后产生 波长在5nm-400nm的电磁波。 1.概念: 1801年德国物理学家里特首先发现了紫外线 3.发现: 4.特性: 有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质。 5.应用: ②促进钙的吸收 紫外线照射皮肤可促进维生素D的合成，进而帮助身体吸收钙质，增强骨骼健康。儿童通过适量的紫外线暴露，可以预防佝偻病，因为维生素D对钙吸收至关重要。 过量紫外线可导致DNA分子链断裂或形成嘧啶二聚体，增加细胞突变和癌变风险。 过量的紫外线照射会伤害眼睛和皮肤 五、紫外线 2.产生机理: 原子外层电子受激发后产生 波长在5nm-400nm的电磁波。 1.概念: 1801年德国物理学家里特首先发现了紫外线 3.发现: 4.特性: 有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质。 5.应用: ③设计防伪措施(验钞机) 使用紫外线激发荧光油墨在钞票或证件上印刷特殊图案，肉眼不可见，但紫外光下清晰可见。 某些材料在紫外光照射下会改变颜色，由此可用于制造难以仿造的防伪标签和标识。 在产品中加入只有在紫外光照射下才能显现的特殊标记，用于鉴别真伪。 利用紫外线的荧光作用检验人民币的真伪 紫外线杀菌灯 五、紫外线 1895年，德国物理学家伦琴首先发现了X射线. 六、X射线和γ射线 1.X射线: 原子内层电子受激发后产生的电磁波, 波长通常在0.01纳米到10纳米之间。 (1)特性:有比紫外线更高的能量,有很强的穿透作用。 (2)应用: ①检查人体内部器官 ②金属探伤 ③安检 伦琴为夫人拍的全球第一张X光 X射线照射下的鱼 X射线照影机 六、X射线和γ射线 2.γ射线： 原子核受激发后产生的电磁波 (2)应用: ①杀死癌细胞 ②金属探伤 六、X射线和γ射线 (1)特性: ①波长极短， 通常在皮米（pm）级别，远小于可见光波长。 ②能量极高， γ射线携带的能量非常高，能够穿透多种物质，具有很强的穿透力。 γ射线的频率非常高，属于电磁波谱中频率最高的部分，因此具有极强的电离能力 ③频率极高， 《思维导图·电势能和电势》 课堂小结 热作用 加热烘干医疗红外摄影遥测遥控等 红外线 各种电磁波按照波长大小或频率高低的顺序排列成谱。 电磁波谱 化学作用、荧光效应、杀菌消毒、感光技术、黑光灯、杀菌消毒、 医疗等 紫外线 使人类产生视觉 照明照相加热等 可见光 穿透能力强 工业探伤、医学透视等 X射线和γ射线 波动性强 通讯广播导航等 无线电波 【典例1】关于电磁场理论，以下说法正确的是( ) A．在电场周围一定会产生磁场 B．任何变化的电场周围空间一定会产生变化的磁场 C．均匀变化的电场会产生变化的磁场 D．周期性变化的电场会产生周期性变化的磁场 D 典例分析 【典例2】 以下有关在真空中传播的电磁波的说法正确的是 ( ) A．频率越大，传播的速度越大 B．频率不同，传播的速度相同 C．频率越大，其波长越大 D．频率不同, 传播速度也不同 B 典例分析 【典例3】关于电磁波的下列说法，不正确的（ ） A.电磁波可以在真空中传播 B. 电磁波不能在空气中传播 C. 麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在 D. 赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在 B 典例分析 【典例4】在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线（射线）三个波段的频率大小关系是 ( ) A．红外线的频率最大，可见光的频率最 B．伦琴射线的频率最大，红外线的频率最小 C．可见光的频率最大，红外线的频率最 D．伦琴射线频率最大，可见光的频率最小 B 典例分析 【典例5】关于紫外线，下列说法中正确的是( ) A．一切物体都会发出紫外线 B．紫外线可用于无线电通讯 C．紫外线有较高的能量，足以破坏细胞中的物质 D．在紫外线照射下，所有物质会发出荧光 C 典例分析 【典例6】下列说法正确的是 (　　) A.医院里“CT”机使用的电磁波是γ射线,它具有 较强的穿透能力 B.紫外线常用于卫星通信、电视等信号的传输,它还 可用于消毒 C.“浴霸”的取暖灯泡能发出较强的红外线,它具有 显著的热效应 D.X射线可以摧毁病变的细胞,常用于治疗各种癌症 C 典例分析 【典例7】(多选)电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于应用电磁波的医用器械有 ( 　 ) A.杀菌用的紫外灯 B.拍胸片的X光机 C.治疗咽喉炎的超声波雾化器 D.检查血流情况的“彩超”机 AB 典例分析 【典例8】(多选)关于物理知识在生活中的应用,下列说法正确的是 (　 ) A.机场、车站所用的测量人体温度的测温仪应用 的是紫外线 B.雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的 无线电设备 C.γ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射线 BCD 典例分析 【典例9】(多选)关于电磁波谱,下列说法正确的是 (　 ) A.X射线对生命物质有较强的作用,过量的X射线辐射会引起生物体的病变 B.γ射线是电磁波谱中波长最短的电磁波,它比X射线的频率还要高 C.紫外线比紫光更容易发生干涉和明显衍射 D.在电磁波谱中,无线电波一般可用于通信 ABD 典例分析 谢 谢 观 看 $$