第十四讲 电磁波 量子化 讲义 -2025-2026学年高二上学期物理粤教版必修第三册

本讲义聚焦“电磁波 量子化”核心知识点，系统梳理电磁场与电磁波（含麦克斯韦理论、电磁波产生特点及波速公式）、电磁波谱（按波长排列及各波段特性用途）、能量量子化（普朗克能量子、爱因斯坦光子说、黑体辐射）等内容，构建从经典电磁理论到量子化的知识脉络，以表格对比等学习支架辅助理解。 资料特色在于知识梳理条理清晰，通过表格对比电磁波谱特性与用途强化物理观念；考点分析结合6G通信、卫星定位等科技前沿，培养科学思维中的模型建构与科学推理能力。课中助力教师高效授课，课后学生可通过实例练习巩固知识，查漏补缺，提升应用能力。

粤教版2019必修第三册复习讲义 第十四讲 电磁波 量子化 知识梳理 一、电磁场与电磁波 1．麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场产生电场 ①在变化的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生感应电流．这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场． ②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生电场． (2)变化的电场产生磁场 变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场． 2．电磁场：变化的电场和变化的磁场所形成的不可分割的统一体． 3．电磁波 (1)电磁波的产生：周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波． (2)电磁波的特点 ①电磁波可以在真空中传播． ②电磁波的传播速度等于光速． ③光在本质上是一种电磁波．即光是以波动形式传播的一种电磁振动． (3)电磁波的波速 ①波速、波长、频率三者之间的关系：波速＝波长×频率． 电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf. ②电磁波在真空中的传播速度c＝3×108 m/s. 2、 电磁波谱 1．电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系：c＝λf。 2．电磁波在真空中的速度：c＝3×108_m/s。 3．电磁波谱的概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，形成电磁波谱。 4．电磁波谱组成： 5．电磁波谱中各种波段的特征用途比较(如下表) 电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 特性 波动性强 热作用强 感光性强 化学作用荧光效应 穿透力大 穿透力最强 用途 通信广播、导航 加热、遥测遥感、红外摄像、红外制导 照明、照相等 杀菌消毒、治疗皮 肤病等 检查、探测、透视、治疗 探测、治疗 3、 电磁波的应用 1.各种电磁波的特性 ①无线电波：用于广播、卫星通信、电视等信号的传输． ②红外线：用于加热理疗等． ③可见光：照亮自然界，也可用于通信． ④紫外线：用于灭菌消毒． ⑤X射线和γ射线：用于诊断病情、摧毁病变的细胞． 2．电磁波的能量 (1)光是一种电磁波，光具有能量． (2)电磁波具有能量，电磁波是一种物质． 技巧方法：．不同波长的电磁波的比较 　名称 特性 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 主要应用 通信、 广播 红外探测器、 红外体温计 引起 视觉 灭菌、 消毒、 防伪 医学透视、 安检 治疗疾 病、金 属探伤 真空中的速度 都是c＝3×108 m/s 频率 小→大 同介质中速度 大→小 4、 能量量子化 一、热辐射　能量子 1．普朗克的能量子概念 (1)能量子：普朗克认为微观世界中带电粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，当带电粒子辐射或吸收能量时，也只能以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射，这样的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中h叫作普朗克常量，实验测得h＝6.63×10－34 J·s，ν为电磁波的频率． (2)能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化．量子化的基本特征就是在某一范围内取值是不连续的，即相邻两个值之间有一定距离． 2．爱因斯坦的光子说 光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光量子，简称光子．频率为ν的光子的能量为ε＝hν. 二、热辐射 1．概念：一切物体都在辐射电磁波，且辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射． 2．特点：温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强． 3．黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射． 三、能量子 1．概念：振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值的整数倍，这个最小的能量值ε叫能量子． 2．大小：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34 J·s. 3．爱因斯坦光子说：光是由一个个不可分割的能量子组成，能量大小为hν，光的能量子称作光子． 四、能级 原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能级． 原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，光子的能量等于前后两个能级之差. 考点分析 考点一：电磁波与信息化社会 例1.2025年4月12日，全球首个6G通感融合外场试验网公开亮相，实现了空天地一体化网络的初步验证。6G使用的无线电波频率在100GHz以上，比5G更高，相同时间传递的信息量更大。下列关于无线电波的说法正确的是（　　） A．5G和6G使用的无线电波均需要在介质中才能传播 B．6G使用的无线电波波长比5G更短 C．6G使用的无线电波比5G更容易绕过障碍物 D．无线电波传播方向与其周期性变化的磁场方向相同 【答案】B 【详解】A．无线电波（电磁波）可在真空中传播，无需介质，故A错误； B．由公式可知，频率越高，波长越短。6G频率高于5G，故波长更短，故B正确； C．波长越短，衍射能力越弱，6G波长更短，更难绕过障碍物，故C错误； D．无线电波是横波，传播方向与周期性变化的电场、磁场方向均垂直，故D错误。 故选B。 例2.下列应用没有利用电磁波技术的是（　　） A．电磁铁 B．移动电话 C．雷达 D．无线电广播 【答案】A 【详解】A．电磁铁是利用电流的磁效应，故A正确； B．移动电话是利用电磁波传输信息，故B错误； C．雷达是利用电磁波发出信号经反射接收后而确定目标位置的，故C错误； D．无线电广播是利用电磁波将信息传播出去的，故D错误。 故选A。 例3.华为mate60系列手机是全球第一款能实现双卫星通信的民用手机。卫星通信是通过电磁波的传输来实现的。下列相关说法正确的是（　　） A．只有通过电路才能产生电磁波 B．电磁波是一种没有质量的物质 C．电磁波既可以传递信息，也能传输能量 D．电磁波是可在真空中传播的恒定的电磁场 【答案】C 【详解】A．一切非均匀变化的电磁场都会产生电磁波，故A错误； B．电磁波是一种物质，没有静止质量，但具有运动质量，故B错误； C．电磁波既可以传递信息，也能传输能量，故C正确； D．电磁波是由非变化的电场和磁场交替产生形成的电磁场的传播形成的，则电磁场不是恒定的，故D错误。 故选C。 例4.如图所示，机器狗将物资驮运在水平背部，忽略空气阻力，则（    ） A．匀速上坡时，货物的机械能守恒 B．加速前进时，物资对机器狗的力小于机器狗对物资的力 C．机器狗能跳过小障碍物，起跳离地后物资处于超重状态 D．机器狗用5G信号定位，该信号是电磁波能在真空中传播 【答案】D 【详解】A．匀速上坡时，货物的动能不变，重力势能增加，则机械能增加，选项A错误； B．物资对机器狗的力与机器狗对物资的力是一对相互作用力，总是等大反向，选项B错误； C．机器狗能跳过小障碍物，起跳离地后物资的加速度向下，处于失重状态，选项C错误； D．机器狗用5G信号定位，该信号是电磁波能在真空中传播，选项D正确。 故选D。 例5.使用蓝牙耳机接听手机来电，手机与基地台及耳机的信号传输如下图所示。若基地台与手机、手机与蓝牙耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则（　　）    A．甲波的波长比乙波短 B．真空中甲波的传播速度比乙波小 C．甲波与乙波有可能发生干涉现象 D．甲、乙波都是横波，都能在真空中传播 【答案】D 【详解】A．由图可知甲波的频率小于乙波的频率，则甲波波长比乙波长，故A错误； B．所有频率的电磁波在真空中的传播速度都为，故B错误； C．甲波与乙波频率不同，不能发生稳定的干涉，故C错误； D．所有频率的电磁波都是横波，且都能在真空中传播，故D正确。 故选D。 考点二：黑体与黑体辐射 例1.下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】黑体辐射的特点是：一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 故选A。 例2.“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是（　　） A．I增大，增大 B．I增大，减小 C．I减小，增大 D．I减小，减小 【答案】B 【详解】黑体辐射的实验规律如图 特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以减小。 故选B。 例3.如图所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法错误的是（　　） A．T1>T2 B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关 C．普朗克提出的能量量子化理论很好的解释了黑体辐射的实验规律 D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个黑体 【答案】B 【详解】A．由图可知，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，所以T1>T2，故A正确，不符合题意； B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关外，与黑体的材料及表面状况无关，故B错误，符合题意； C．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，很好的解释了黑体辐射的实验规律,故C正确，不符合题意； D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，就相当于吸收了所有电磁波，这个小孔就可以近似为一个绝对黑体，故D正确。 故选B。 考点三：能量子 例1.1900年，普朗克引入了能量子这一概念，首次提出了能量量子化的思想，以下现象跟能量量子化无关的是（　　） A．原子光谱 B．黑体辐射 C．雨后彩虹 D．光电效应 【答案】C 【详解】普朗克最先提出能量子这一概念，成功解释了黑体辐射的实验结果。在普朗克能量子假说的启发下，爱因斯坦提出了光子假说解释光电效应。玻尔利用量子理论，解释了氢原子光谱。雨后彩虹现象说明光具有波动性，没有涉及“量子化”的观点。 故选C。 例2华为手机麒麟9000型芯片是5nm制作工艺，光刻机是芯片制造的核心设备之一。光刻机通过一系列的光源能量，将光束透射过画着线路图的掩模，用透镜将线路图成比例缩小后映射到涂有化学层的硅片上，受到光线照射的部分，可以被冲洗掉，在硅片上就得到了掩膜上的电路图。芯片的制作过程需要用较大能量光子的光照射，应选用的光源是（　　） A．波长长的光源 B．频率大的光源 C．强度小的光源 D．强度大的光源 【答案】B 【详解】由光子的能量公式，即 可知，频率越大额光子能量越大，光子的能量与光子的强度无光，而根据公式 可得，波长越长，光子的频率越小，ACD错误，B正确。 故选B。 例3.爱因斯坦提出“光子说”并成功解释了光电效应现象，关于光子的能量下列说法正确的是 A．与其波长成正比 B．与其频率成正比 C．与其速度成正比 D．与其速度平方成正比 【答案】B 【详解】根据知，光子的能量与它的频率成正比，故B正确，ACD错误．故选B． 【点睛】根据判断出光子的能量与什么因素有关． 例4.2021年7月4日，我们在电视中看到航天员汤洪波走出离地面高约为400km的中国空间站，标志着我国空间站航天员首次出舱活动取得圆满成功。航天员出舱的画面是通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波波长越长，其能量子的能量越小 B．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波 C．汤洪波出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.014s D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论 【答案】AD 【详解】A．电磁波的能量子为 则电磁波波长越长，其能量子的能量越小，故A正确； B．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，非均匀变化的磁场或电场，其周围产生电磁波，故B错误； C．电磁波在真空中或空气中传播的速度v=3.0×108m/s，空间站到地球表面的距离 电磁波从空间站传播到地面的时间为 故C错误； D．麦克斯韦预言了电磁场理论，1886年，赫兹通过实验捕捉到电磁波，从而证明了电磁波的存在，故D正确； 故选AD。 巩固练习 一、单选题 1．2022年6月5日，中央电视台对神舟十四号飞船与天和核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站。下列关于电磁波和声波的说法正确的是（    ） A．电磁波和声波都属于横波 B．电磁波可以在真空中传播 C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验验证了电磁波的存在 D．航天员讲话时画面能与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度 【答案】B 【详解】A．根据偏振现象，可知电磁波是横波，声波的振动和传播平行则是纵波，故A错误； B．电磁波可以在真空中传播，故B正确； C．英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在，故C错误； D．航天员讲话时画面能与声音同步，但电磁波的速度为光速，声波在空气中的传播速度为340m/s,两者差距很大，故D错误。 故选B。 2．2023年4月15日，神舟十五号航天员乘组进行了第四次出舱活动。在地面工作人员和舱内航天员邓清明的密切配合下，两名出舱航天员费俊龙、张陆圆满完成全部既定工作任务，安全返回问天实验舱。下列说法错误的是（　　） A．地面工作人员发出指令的声音是由声带振动产生的 B．地面工作人员可以利用音色区分是哪位航天员 C．地面工作人员与舱内的航天员利用电磁波传递信息 D．舱外的两名航天员大声说话就能直接利用声波进行交流 【答案】D 【详解】A．声音的产生是由于声带的振动，A正确，不符合题意； B．音色由发声体本身决定，利用音色可以区分哪位航天员，B正确，不符合题意； CD．声音的传播需要介质，太空中没有空气，所以航天员之间以及他们和地面的交流都需要通过电磁波传递信息，故C正确，不符合题意，D错误，符合题意。 故选D。 3．使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意如图所示，以下说法正确的是（　　）    A．蓝牙通信的电磁波是可见光 B．在同种介质中，蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长短 C．两束蓝牙通信的电磁波在任何情况下都不会发生干涉 D．蓝牙通信的电磁波在真空中的传播速度小于光速 【答案】B 【详解】A．蓝牙通信的电磁波是无线电波，不是可见光，故A错误； B．在同种介质中，蓝牙通信与手机通信的电磁波传播速度相等，但蓝牙通信的电磁波频率高于手机通信的电磁波频率，所以蓝牙通信的波长比手机通信的电磁波波长短，故B正确； C．两束蓝牙通信的电磁波若频率相同，相位差恒定，就会发生干涉，故C错误； D．蓝牙通信的电磁波在真空中的传播速度等于光速，故D错误。 故选B。 4．关于下列材料或仪器的原理说法正确的是（　　） A．光纤由纤芯和包层组成，纤芯的折射率小于包层的折射率 B．红外体温计是根据物体的温度越高发射的红外线波长越长的原理进行工作的 C．超声波测速仪是利用了多普勒效应，汽车驶向测速仪的速度越大，接收到的反射波频率就越高 D．钳形电流表既可以测交变电流的大小，也可以测恒定电流的大小 【答案】C 【详解】A．光纤由纤芯和包层组成，根据全反射条件，只有光从光密介质射向光疏介质时，才能发生全反射，纤芯的折射率大于包层的折射率，A错误； B．红外体温计是根据物体的温度越高发射的红外线强度越大的原理进行工作的，B错误； C．根据多普勒效应，波源和接收者相互靠近时，接收到的频率升高，超声波测速仪是利用了多普勒效应，汽车驶向测速仪的速度越大，接收到的反射波频率就越高，C正确； D．钳形电流表可以测交变电流的大小，不能测恒定电流的大小，因为恒定的电流不能在钳形电流表的线圈中产生感应电流，D错误。 故选C。 5．关于电磁波的发现及应用、能量量子化，下列说法正确的是（　　） A．利用红外线的热效应能杀菌消毒，夜视仪利用了红外成像技术 B．X射线具有辐射性，可用来通信和广播 C．能量量子化指能量的连续性，微观粒子的能量值可以是任意值 D．普朗克提出了能量子假说，解决了黑体辐射的理论困难，提出了“量子”概念 【答案】D 【详解】A．紫外线具有杀菌消毒的功能，红外线不具有该功能，故A错误； B．X射线具有辐射性，不能用来通信和广播，故B错误； C．能量量子化是指微观粒子的能量值只能是一个最小能量单位的整数倍，是不连续性，故C错误； D．普朗克提出了能量子假说，不但解决了黑体辐射的理论困难，而且更重要的是提出了“量子”概念，揭开了物理学史上崭新的一页，故D正确。 故选D。 6．关于物理学史，下列说法不正确的是（　　） A．奥斯特发现了电磁感应现象，首次揭示了磁与电的联系 B．麦克斯韦总结了前人的研究成果，建立了经典的电磁场理论 C．元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的 D．普朗克认为微观粒子的能量是不连续的 【答案】A 【详解】A．奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了磁与电的联系，故A错误，符合题意； B．麦克斯韦总结了前人的研究成果，建立了经典的电磁场理论，即麦克斯韦电磁理论，故B正确，不符合题意； C．元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的，元电荷为，故C正确，不符合题意； D．普朗克提出了能量子概念，认为微观粒子的能量是不连续的，故D正确，不符合题意。 故选A。 7．下列说法不符合物理学史的是（　　） A．法拉第发现了电磁感应现象，并提出了“ 电场”“磁场”的概念 B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证明了麦克斯韦的预言 C．通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场相似，爱因斯坦受此启发，提出了分子电流假说 D．奥斯特发现了电流的磁效应，普朗克提出了能量子的概念ε＝hν 【答案】C 【详解】A．法拉第发现了电磁感应现象，并提出了“ 电场”“磁场”的概念，故A正确； B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故B正确； C．通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场相似，安培受此启发，提出了分子电流假说，故C错误； D．奥斯特发现了电流的磁效应，普朗克基于黑体辐射实验提出了能量子的概念ε＝hν，故D正确。 故选C。 8．2020年12月我国科学家在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。关于量子，下列说法正确的是（　　） A．是计算机运算的一种程序 B．表示运算速度的一个单位 C．表示微观世界的不连续性观念 D．类似于质子、中子的微观粒子 【答案】C 【详解】量子是不可分割的最小的单元，体现了物质的不连续性，即通常所说的“量子化”。 故选C。 二、多选题 9．关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．CT机是通过X射线拍摄人体组织 B．验钞机通过发出红外线使钞票荧光物发光 C．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机 D．医院里经常通过射线摧毁病变细胞来对患者进行治疗 【答案】AD 【详解】A．医院里“CT”机使用的电磁波是X射线，利用X射线能够穿透物质，来检查人体的内部器官，故A正确； B．验钞机利用的是紫外线的荧光效应，故B错误； C．用来控制电视机的遥控器发出的电磁波属于红外线,，故C错误； D．可以摧毁病变细胞，来治疗癌症利用的是射线高能量的特点，故D正确； 故选AD。 10．关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在 B．周期性变化的电场和磁场可以相互“激发”，形成电磁波 C．在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 【答案】AB 【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波存在，故A正确； B．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，非均匀周期性变化的电场产生非均匀周期性变化的磁场，非均匀周期性变化的磁场产生非均匀周期性变化的电场，电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，故B正确； C．在真空中，所有电磁波传播速度相同为光速，故C错误； D．电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可以实现无线传输。故D错误。 故选AB。 11．即第五代移动通信技术，采用频段，即第四代移动通信技术，采用频段。信号与信号相比，下列说法中正确的是（　　） A．信号比信号在真空中的传播速度快 B．和信号都是横波 C．和信号都是纵波 D．信号能量比信号能量更大 【答案】BD 【详解】A．信号与信号在真空中传播速度都是光速，所以一样快，A错误； BC．无线电波是横波，即电场和磁场的方向都与波的传播方向垂直，所以信号和信号都是横波，B正确，C错误； D．5G信号的频率更高，所以能量更大，D正确。 故选BD。 12．下列说法正确的是（　　） A．一切物体都在辐射电磁波 B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关 C．黑体的热辐射实质上是电磁辐射 D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 【答案】ACD 【详解】A．根据热辐射定义可知，一切物体都在辐射电磁波，A正确； B．一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，B错误； CD．普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假说，他认为能量是一份一份的，每一份是一个能量子，黑体辐射本质上是电磁辐射，CD正确。 故选ACD。 轻松学物理 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 粤教版2019必修第三册复习讲义 第十四讲 电磁波 量子化 知识梳理 一、电磁场与电磁波 1．麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场产生电场 ①在变化的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生感应电流．这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场． ②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生电场． (2)变化的电场产生磁场 变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场． 2．电磁场：变化的电场和变化的磁场所形成的不可分割的统一体． 3．电磁波 (1)电磁波的产生：周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波． (2)电磁波的特点 ①电磁波可以在真空中传播． ②电磁波的传播速度等于光速． ③光在本质上是一种电磁波．即光是以波动形式传播的一种电磁振动． (3)电磁波的波速 ①波速、波长、频率三者之间的关系：波速＝波长×频率． 电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf. ②电磁波在真空中的传播速度c＝3×108 m/s. 2、 电磁波谱 1．电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系：c＝λf。 2．电磁波在真空中的速度：c＝3×108_m/s。 3．电磁波谱的概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，形成电磁波谱。 4．电磁波谱组成： 5．电磁波谱中各种波段的特征用途比较(如下表) 电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 特性 波动性强 热作用强 感光性强 化学作用荧光效应 穿透力大 穿透力最强 用途 通信广播、导航 加热、遥测遥感、红外摄像、红外制导 照明、照相等 杀菌消毒、治疗皮 肤病等 检查、探测、透视、治疗 探测、治疗 3、 电磁波的应用 1.各种电磁波的特性 ①无线电波：用于广播、卫星通信、电视等信号的传输． ②红外线：用于加热理疗等． ③可见光：照亮自然界，也可用于通信． ④紫外线：用于灭菌消毒． ⑤X射线和γ射线：用于诊断病情、摧毁病变的细胞． 2．电磁波的能量 (1)光是一种电磁波，光具有能量． (2)电磁波具有能量，电磁波是一种物质． 技巧方法：．不同波长的电磁波的比较 　名称 特性 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 主要应用 通信、 广播 红外探测器、 红外体温计 引起 视觉 灭菌、 消毒、 防伪 医学透视、 安检 治疗疾 病、金 属探伤 真空中的速度 都是c＝3×108 m/s 频率 小→大 同介质中速度 大→小 4、 能量量子化 一、热辐射　能量子 1．普朗克的能量子概念 (1)能量子：普朗克认为微观世界中带电粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，当带电粒子辐射或吸收能量时，也只能以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射，这样的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中h叫作普朗克常量，实验测得h＝6.63×10－34 J·s，ν为电磁波的频率． (2)能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化．量子化的基本特征就是在某一范围内取值是不连续的，即相邻两个值之间有一定距离． 2．爱因斯坦的光子说 光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光量子，简称光子．频率为ν的光子的能量为ε＝hν. 二、热辐射 1．概念：一切物体都在辐射电磁波，且辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射． 2．特点：温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强． 3．黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射． 三、能量子 1．概念：振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值的整数倍，这个最小的能量值ε叫能量子． 2．大小：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34 J·s. 3．爱因斯坦光子说：光是由一个个不可分割的能量子组成，能量大小为hν，光的能量子称作光子． 四、能级 原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能级． 原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，光子的能量等于前后两个能级之差. 考点分析 考点一：电磁波与信息化社会 例1.2025年4月12日，全球首个6G通感融合外场试验网公开亮相，实现了空天地一体化网络的初步验证。6G使用的无线电波频率在100GHz以上，比5G更高，相同时间传递的信息量更大。下列关于无线电波的说法正确的是（　　） A．5G和6G使用的无线电波均需要在介质中才能传播 B．6G使用的无线电波波长比5G更短 C．6G使用的无线电波比5G更容易绕过障碍物 D．无线电波传播方向与其周期性变化的磁场方向相同 例2.下列应用没有利用电磁波技术的是（　　） A．电磁铁 B．移动电话 C．雷达 D．无线电广播 例3.华为mate60系列手机是全球第一款能实现双卫星通信的民用手机。卫星通信是通过电磁波的传输来实现的。下列相关说法正确的是（　　） A．只有通过电路才能产生电磁波 B．电磁波是一种没有质量的物质 C．电磁波既可以传递信息，也能传输能量 D．电磁波是可在真空中传播的恒定的电磁场 例4.如图所示，机器狗将物资驮运在水平背部，忽略空气阻力，则（    ） A．匀速上坡时，货物的机械能守恒 B．加速前进时，物资对机器狗的力小于机器狗对物资的力 C．机器狗能跳过小障碍物，起跳离地后物资处于超重状态 D．机器狗用5G信号定位，该信号是电磁波能在真空中传播 例5.使用蓝牙耳机接听手机来电，手机与基地台及耳机的信号传输如下图所示。若基地台与手机、手机与蓝牙耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则（　　）    A．甲波的波长比乙波短 B．真空中甲波的传播速度比乙波小 C．甲波与乙波有可能发生干涉现象 D．甲、乙波都是横波，都能在真空中传播 考点二：黑体与黑体辐射 例1.下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是（　　） A． B． C． D． 例2.“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是（　　） A．I增大，增大 B．I增大，减小 C．I减小，增大 D．I减小，减小 例3.如图所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法错误的是（　　） A．T1>T2 B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关 C．普朗克提出的能量量子化理论很好的解释了黑体辐射的实验规律 D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个黑体 考点三：能量子 例1.1900年，普朗克引入了能量子这一概念，首次提出了能量量子化的思想，以下现象跟能量量子化无关的是（　　） A．原子光谱 B．黑体辐射 C．雨后彩虹 D．光电效应 例2华为手机麒麟9000型芯片是5nm制作工艺，光刻机是芯片制造的核心设备之一。光刻机通过一系列的光源能量，将光束透射过画着线路图的掩模，用透镜将线路图成比例缩小后映射到涂有化学层的硅片上，受到光线照射的部分，可以被冲洗掉，在硅片上就得到了掩膜上的电路图。芯片的制作过程需要用较大能量光子的光照射，应选用的光源是（　　） A．波长长的光源 B．频率大的光源 C．强度小的光源 D．强度大的光源 例3.爱因斯坦提出“光子说”并成功解释了光电效应现象，关于光子的能量下列说法正确的是 A．与其波长成正比 B．与其频率成正比 C．与其速度成正比 D．与其速度平方成正比 例4.2021年7月4日，我们在电视中看到航天员汤洪波走出离地面高约为400km的中国空间站，标志着我国空间站航天员首次出舱活动取得圆满成功。航天员出舱的画面是通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波波长越长，其能量子的能量越小 B．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波 C．汤洪波出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.014s D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论 巩固练习 一、单选题 1．2022年6月5日，中央电视台对神舟十四号飞船与天和核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站。下列关于电磁波和声波的说法正确的是（    ） A．电磁波和声波都属于横波 B．电磁波可以在真空中传播 C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验验证了电磁波的存在 D．航天员讲话时画面能与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度 2．2023年4月15日，神舟十五号航天员乘组进行了第四次出舱活动。在地面工作人员和舱内航天员邓清明的密切配合下，两名出舱航天员费俊龙、张陆圆满完成全部既定工作任务，安全返回问天实验舱。下列说法错误的是（　　） A．地面工作人员发出指令的声音是由声带振动产生的 B．地面工作人员可以利用音色区分是哪位航天员 C．地面工作人员与舱内的航天员利用电磁波传递信息 D．舱外的两名航天员大声说话就能直接利用声波进行交流 3．使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意如图所示，以下说法正确的是（　　）    A．蓝牙通信的电磁波是可见光 B．在同种介质中，蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长短 C．两束蓝牙通信的电磁波在任何情况下都不会发生干涉 D．蓝牙通信的电磁波在真空中的传播速度小于光速 4．关于下列材料或仪器的原理说法正确的是（　　） A．光纤由纤芯和包层组成，纤芯的折射率小于包层的折射率 B．红外体温计是根据物体的温度越高发射的红外线波长越长的原理进行工作的 C．超声波测速仪是利用了多普勒效应，汽车驶向测速仪的速度越大，接收到的反射波频率就越高 D．钳形电流表既可以测交变电流的大小，也可以测恒定电流的大小 5．关于电磁波的发现及应用、能量量子化，下列说法正确的是（　　） A．利用红外线的热效应能杀菌消毒，夜视仪利用了红外成像技术 B．X射线具有辐射性，可用来通信和广播 C．能量量子化指能量的连续性，微观粒子的能量值可以是任意值 D．普朗克提出了能量子假说，解决了黑体辐射的理论困难，提出了“量子”概念 6．关于物理学史，下列说法不正确的是（　　） A．奥斯特发现了电磁感应现象，首次揭示了磁与电的联系 B．麦克斯韦总结了前人的研究成果，建立了经典的电磁场理论 C．元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的 D．普朗克认为微观粒子的能量是不连续的 7．下列说法不符合物理学史的是（　　） A．法拉第发现了电磁感应现象，并提出了“ 电场”“磁场”的概念 B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证明了麦克斯韦的预言 C．通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场相似，爱因斯坦受此启发，提出了分子电流假说 D．奥斯特发现了电流的磁效应，普朗克提出了能量子的概念ε＝hν 8．2020年12月我国科学家在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。关于量子，下列说法正确的是（　　） A．是计算机运算的一种程序 B．表示运算速度的一个单位 C．表示微观世界的不连续性观念 D．类似于质子、中子的微观粒子 二、多选题 9．关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．CT机是通过X射线拍摄人体组织 B．验钞机通过发出红外线使钞票荧光物发光 C．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机 D．医院里经常通过射线摧毁病变细胞来对患者进行治疗 10．关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在 B．周期性变化的电场和磁场可以相互“激发”，形成电磁波 C．在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 11．即第五代移动通信技术，采用频段，即第四代移动通信技术，采用频段。信号与信号相比，下列说法中正确的是（　　） A．信号比信号在真空中的传播速度快 B．和信号都是横波 C．和信号都是纵波 D．信号能量比信号能量更大 12．下列说法正确的是（　　） A．一切物体都在辐射电磁波 B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关 C．黑体的热辐射实质上是电磁辐射 D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 轻松学物理 1 学科网（北京）股份有限公司 $