第4章 第3、4节 无线电波的发射和接收 电磁波谱-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册五维课堂同步Word教案（人教版2019）

第3节　无线电波的发射和接收 第4节　电磁波谱 知识导图 核心素养 1.物理观念：通过调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振等概念，体会物理观念的生成过程 2.科学思维：利用电磁波的发射及接收原理的分析，体会物理模型构建在探索自然规律中的作用 3.科学态度与责任：通过电磁波的应用，体会科技发展的过程及对社会的推动作用 [知识梳理] 知识点一　无线电波的发射和接收 1．无线电波的发射 (1)要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下特点： 第一，要有 足够高 的振荡频率．频率越 高 ，发射电磁波的本领越大． 第二，振荡电路的电场和磁场必须分散到 尽可能大 的空间，这样才能有效地把能量辐射出去． (2)调制 ①定义：在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术． ②分类 2．无线电波的接收 (1)原理：电磁波在传播过程中如果遇到导体，会使导体中产生 感应电流 ，因此，空中的导体可以用来接收电磁波． (2)电谐振与调谐 ①电谐振：当接收电路的 固有频率 跟收到的电磁波的 频率 相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫作电谐振． ②调谐：使接收电路产生 电谐振 的过程． (3)解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程，它是 调制 的逆过程． (4)检波：调幅波的 解调 ． 3．电视广播的发射和接收 (1)发射：电视广播信号是一种无线电信号．现代电视发射系统中，首先将光信号转变为电信号 ，再通过载波将信号 调制 成高频信号再进行传播． (2)传播方式：地面无线电传输、 有线网络传输 以及卫星传输 (3)接收：电视接收端，接收到高频电磁波信号后，经过解调处理，就可以将得到的信号通过显示设备转变为图像信息． 知识点二　电磁波谱 1．电磁波种类： 无线电波 、 红外线 、 可见光 、 紫外线 、X射线、γ射线等． 2．电磁波谱：按电磁波的 波长大小 或频率高低顺序把各种电磁波排列成的谱． 3．电磁波特性及用途 (1)无线电波：波长大于1 mm(频率小于300 GHz)的电磁波是无线电波，主要用于 通信和广播． (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 红外线 ，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射 强 ，主要应用于加热或红外摄影． (3)可见光：能使人的眼睛产生 视觉效应 的电磁波，可见光的波长在400 ～ 760 nm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) 不同 ． (4)紫外线：波长范围在5 ～ 370 nm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 灭菌消毒 ； 许多物质在 紫外线 的照射下会发出荧光，可以设计防伪措施． (5)X射线和γ射线 X射线：波长比紫外线更短，穿透本领 较强 ．用来 检查 人体内部器官，金属构件内部的缺陷． γ射线：波长最短的电磁波，具有很高的能量．穿透能力很强．主要应用：医学上用于摧毁 病变细胞，用来 治疗 某些癌症，也可用于 探测 金属构件内部的缺陷． [基础自测] 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (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．( √ ) 2．在我们周围弥漫着各种电台、电视台及无线电设备发出的电磁波，我们若想收听某一电台的广播，需要调节收音机的旋钮选台，你知道“选台”的作用吗？ 提示　“选台”是为了使想收听的某一电台发射的电磁波的频率与收音机的接收电路的固有频率相同． 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 电磁波的发射和接收 ◆[探究导引] 　1895年，一位年轻的意大利人马可尼(公元1874—1937年)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，以直线传播为主，遇到障碍物会被阻挡，所以发射天线要架得高一些． ◆[探究归纳] 1．无线电波的发射和接收过程 2．“调幅”和“调频”的区别 (1)高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制方式叫调幅，一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号采用调幅波．如图所示是调幅的作用，其中甲为声音信号的波形；乙为高频等幅振荡电流的波形；丙为经过调幅的变频振荡电流的波形． (2)高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制方式叫调频，电台的立体声广播和电视中的伴音信号，采用调频波．如图所示调频的作用，其中甲为声音信号的波形；乙为高频等幅振荡电流的波形；丙为经过调频的高频振荡电流的波形． 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，而要将这些低频信号加载到高频电磁波信号上去．将声音、图像信号加载到高频电磁波上的过程就是调制．而将声音、图像信号从高频信号中还原出来的过程就是解调． 4．正确理解调谐的作用 世界上有许许多多的无线电台、电视台及各种无线电信号，如果不加选择全部接收下来，那必然是一片混乱，分辨不清．因此接收信号时，首先要从各种电磁波中把我们需要的选出来，通常叫选台．在无线电技术中是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 C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强 D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程 [解析]　BCD　[有效发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流的频率较低，不能直接用来发射电磁波；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似；电视机显示图像时，必须通过检波过程，把有效的信号从高频信号中取出来，否则就不能显示．故A错误，B、C、D正确．] ◆[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 解析：B　[要增大无线电波向空间发射电磁波的能力，必须提高其振荡频率，即减小L或减小C，要减小L，可通过减小线圈匝数、向外抽铁芯的方法；要减小C，可采用增大板间距、减小极板正对面积、减小介电常数的办法．故B正确．] 2．(多选)关于无线电波的接收，下列说法中正确的是(　　) A．当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波频率相同时，该电磁波在接收电路中激起的感应电流最大 B．使接收电路中产生电谐振的过程叫作调谐 C．收音机的接收电路是LC振荡回路 D．从接收到的高频率振荡中“检”出所携带的信号，叫作调谐 解析：ABC　[接收电路与电磁波发生电谐振时，即接收电路的固有频率等于电磁波的频率时，电路中激起的感应电流最大，选项A正确；根据调谐概念可知，选项B正确，D错误；收音机的接收电路是LC回路，选项C正确．] 电磁波的应用 ◆[探究导引] 　(1)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滋波谱．如图所示是按波长由大到小(频率由小到大)顺序排列的电磁波谱． 电磁波谱中的各部分有没有严格的分界线？ (2)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　(1)没有． (2)根据体温越高，辐射红外线越强的原理． ◆[探究归纳] 1．电磁波的共性 (1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义． (2)都遵守公式v＝λf，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108 m/s. (3)它们的传播都不需要介质． (4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性． 2．各种电磁波的特点及应用 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 化学作用，荧光效应 穿透力强 穿透力最强 用途 通讯、广播、导航 加热、遥测、遥感、红外摄像、红外制导 照明、照相等 日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等 检查、探测、透视、治疗 探测、治疗 [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 B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康 C．电磁波中频率最大的为γ射线，最容易发生衍射现象 D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光 解析：D　[X射线有很高的穿透本领，常用于医学透视人体，红外线没有，选项A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，选项B错误；电磁波中频率最大的为γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，选项C错误．] [规律总结] (1)所有电磁波在真空中的波速相同，而它们在同一种介质中的波速则不同． (2)红外线和紫外线在现代科技和生活实际中应用广泛，同学们必须高度重视． ◆[跟进训练] 1．验钞机发出的光能使钞票上的荧光物质发光，电视机、空调的遥控器发出的光能控制电视机、空调的工作状态．对于它们发出的光，以下判断正确的是(　　) A．它们发出的都是红外线 B．它们发出的都是紫外线 C．验钞机发出的是红外线，遥控器发出的是紫外线 D．验钞机发出的是紫外线，遥控器发出的是红外线 解析：D　[紫外线有较强的荧光作用，能使荧光物质发出荧光，故验钞机发出的是紫外线；红外线波长较长，容易发生衍射，故能很方便地遥控家用电器．D正确．] 2．关于各种电磁波的性质比较，下列说法中正确的有(　　) A．由于红外线的波长比可见光长，所以比可见光更难发生干涉、衍射 B．由于γ射线的波长太短了，所以根本无法发生干涉、衍射 C．无论哪一种电磁波，在真空中的传播速度都相同 D．γ射线的穿透能力最强，所以最适于用来透视人体，检查骨骼和其他病变情况 解析：C　[波长越长，越容易发生干涉、衍射，故A错误；干涉、衍射是一切波都具有的现象，故B错误；电磁波在真空中的传播速度等于光速，C正确；X射线用来透视人体，检查骨骼等，D错误．] [易错点]　对调制、调谐、解调等概念理解不清而造成错误 [例]　关于无线电波的发送和接收，下列说法正确的是(　　) A．为了将信号发射出去，先要进行调谐 B．为了从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来，就要进行调制 C．为了从高频电流中取出声音信号，就要进行调频 D．以上说法都不对 [错解]　A或B或C [错因分析]　不能准确理解电磁波发射与接收的过程；对发射与接收过程中的概念的具体意义不理解． [正解]　D [解析]　为了将信号发射出去，先要进行调制，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；为了从高频电流中取出音频信号，就要进行解调，C项错误． [误区警示]　电磁波发射过程要进行调制，调制是把信号加到载波上的过程．接收过程要经过调谐和解调．解调是把信号从载波上取出的过程． ◆[课堂小结] 　 1．(电磁波的接收和发射)电磁场理论的建立，促进了现代社会的发展，下列应用中，同时使用了电磁波接收和发射技术的电器是(　　) A．微波炉　　　　　 B．收音机 C．电视机 D．手机 解析：D　[收音机、电视机、手机等都要利用电磁波传递信息，但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．] 2．(电磁波的接收和发射)一首乐曲从电台“出发”开始到从收音机的调频台播放出来为止，下列选项都描述了该过程，其中顺序正确的是(　　) A．调制—发射—调谐—解调—播放 B．调频—发射—解调—调谐—播放 C．调幅—调谐—发射—解调—播放 D．调频—调谐—发射—解调—播放 解析：A　[一首乐曲从电台“出发”开始到从收音机的调频台播放出来为止，首先要进行调制，即把声音信号加到高频电磁波信号上去，然后进行发射；载波信号被收音机接收后首先要进行调谐选出该信号，然后进行解调，从高频信号中把声音信号取出来，最后通过喇叭播放；故选A.] 3．(电磁波谱)间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标．这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车辆离开，也瞒不过它．这种遥感照相机敏感的电磁波属于(　　) A．可见光波段 B．红外波段 C．紫外波段 D．X射线波段 解析：B　[所有的物体都能发出红外线，热的物体的红外线辐射比冷的物体的强，间谍卫星上装的遥感照相机，实际上是红外线探测器，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．] 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仍接收不到较高频率电台发出的电信号，要收到电信号，应(　　) A．增多调谐电路中线圈的匝数 B．加大电源电压 C．减少调谐电路中线圈的匝数 D．将线圈中的铁芯取走 解析：CD　[影响电感L的因素有线圈匝数、粗细、长短及有无铁芯等，而对铁芯和匝数分析的题目较多．当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的频率时，发生电谐振才能收听到电台信号．由题意知收不到电信号的原因是调谐电路固有频率低，由以上分析可知在C无法调节的前提下，可减小电感L，即可通过C、D的操作增大f.] 5．(电磁波的应用)(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射线的穿透本领较强 解析：BCD　[一切物体均发出红外线，随着温度不同，辐射强度不同，测量人体温度的测温仪应用的是红外线，故A错误；雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的，故B正确；γ射线可以放疗，可以用来治疗某些癌症，故C正确；给病人做的脑部CT应用的是X射线的穿透本领较强，故D正确．] 学科网（北京）股份有限公司 $$