4. 电磁波的应用（导学案）物理沪科版选择性必修第二册

第4节 电磁波的应用 1.物理观念：了解什么是电磁波谱，知道各种可见光和不可见光与无线电波一样，也是电磁波。了解不同波长(或频率)范围的电磁波的特性以及应用。 2.科学思维：了解电磁波谱中各波段的主要特性和在科技、经济、社会发展中的应用。 3.科学探究：体会电磁波的应用对现代社会的影响，明确不同的电磁波具有的不同用途和危害，引发学生对波动现象的好奇心。 4.科学态度与责任：引导和培养学生仔细观察实验现象并尝试归纳现象的能力,激发学生勇于探索的积极性。 1.知道什么是电磁波谱，知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序(重点)。 2.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的特点与应用(难点)。 【知识回顾】 第3节 电磁波的传播和接收 一、电磁波的特性 1.电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。 2.电磁波的特点 (1)电磁波是横波，在传播方向上的任一点，E和B彼此垂直且均与传播方向垂直。如图所示。 (2)电磁波的传播不需要介质，在真空中电磁波的传播速度跟光速相同，即v真空＝c＝3.0×108 m/s。 (3)电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射、反射、折射和偏振等现象，电磁波也是传播能量的一种形式。 (4)电磁波波长λ、频率f及波速c之间的关系为λ＝。 二、无线电波的传播 无线电波的三种传播方式：地波（地面传播）、天波（电离层反射传播）和空间波（直线传播）。 三、电磁波的接收 1.无线电波的发射 (1)调制：把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上，使载波随各种信号而改变。 (2)调制的分类 ①调幅(AM)：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制技术。 ②调频(FM)：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制技术。 2.接收原理：电磁波在传播时如果遇到导体，会使导体中产生感应电流，空中的导体可以用来接收电磁波，这个导体就是接收天线。 3.接收方法 (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，相当于机械振动中的共振。 (2)调谐：使接收电路产生电谐振的过程。 (3)解调：把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程，这个过程也是调制的逆过程。调幅波的解调也叫检波。 4.电视广播的发射和接收 (1)电视广播信号是一种无线电信号，实际传播中需要通过载波将信号调制成高频信号再进行传播。 (2)高频电视信号的三种传播方式：地面无线电传输、有线网络传输以及卫星传输。 (3)电视信号的接收：电视机接收到的高频电磁波信号经过解调将得到的电信号转变为图像信号和伴音信号。 【自主预习】 第4节 电磁波的应用 一、电磁波谱 1.电磁波谱：按电磁波的波长大小或频率高低的顺序排列成谱，叫作电磁波谱。 2.按照波长从长到短依次排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。不同电磁波具有不同的波长(频率)，具有不同的特性。 二、电磁波谱主要成员及其应用 1.γ射线：波长最短的电磁波。波长小于10－10m。具有很高的能量；更强的穿透能力，用于医学治疗γ刀、金属探伤。 2.X射线（伦琴射线）是一种波长比紫外线更短的不可见光。波长约为 10－11~10－8m，具有很强的穿 透能力，用来检查金属构件内部有无裂纹或气孔，医学上用于检查人体的内部器官。 3.紫外线是一种波长比紫光还短的不可见光；其波长范围约4×10－8~4×10－7m，具有较强的荧光效应,不能引起人的视觉，荧光、化学作用、杀菌消毒。 4.能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，可见光的波长在4×10－7m~7×10－7m之间，用于观察物体，照像等。 5.红外线是一种光波，其波长范围很宽，约7×10－7m~１×10－3m，具有显著的热效应，红外遥感技术和红外体温计。 6.无线电波的波长范围约为10－3m~107m，低频波绕射能力强，主要用于通信、广播及其他信号传输。 三、电磁波应用实例 1.微波炉 2.无线通信技术与蓝牙、WiFi 3.手机通信的蜂窝网络与 5G 技术等。 思考与讨论1 一、电磁波谱 我们身边有许多设备都在发射和接收电磁波，这些设备在现代生活中无处不在。谈谈你身边哪些设备正在发射、接收电磁波？ 答案 手机、Wi-Fi、电视机、雷达系统、北斗卫星导航等。 思考与讨论2 二、电磁波谱主要成员及其应用 1.阅读教材，说说γ射线的特点和应用。 答案 γ射线：波长最短的电磁波。波长小于10－10m。 ①特点：具有很高的能量；更强的穿透能力。 ②医学治疗γ刀、金属探伤。 2.阅读教材，说说X射线的特点和应用。 答案 X射线（伦琴射线）是一种波长比紫外线更短的不可见光。波长约为 10－11~10－8m。 ①特点：具有很强的穿透能力。 ②用来检查金属构件内部有无裂纹或气孔，医学上用于检查人体的内部器官。 3.阅读教材，说说紫外线的特点和应用。 答案 紫外线是一种波长比紫光还短的不可见光；其波长范围约4×10－8~4×10－7m。 ①特点：具有较强的荧光效应,不能引起人的视觉。 ②荧光、化学作用、杀菌消毒。 4.阅读教材，说说可见光的特点和应用是。 答案 能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，可见光的波长在4×10－7m~7×10－7m之间。 ①特点：能使人的眼睛产生视觉效应。 ②观察物体，照像等等。 5.阅读教材，说说红外线的特点和应用。 答案 红外线是一种光波，其波长范围很宽，约7×10－7m~１×10－3m。－ ①特点：具有显著的热效应。 ②红外遥感技术和红外体温计。 6.阅读教材，说说无线电波的特点和应用。 答案 无线电波的波长范围约为10－3m~107m。 ①特点：低频波绕射能力强。 ②主要用于通信、广播及其他信号传输。 思考与讨论3 三、电磁波应用实例 电磁波在生活中的应用非常广泛，请同学们阅读教材，说说都有哪些应用？ 答案 微波炉；无线通信技术与蓝牙、WiFi；手机通信的蜂窝网络与 5G 技术等。 课堂小结： 1. (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衍射 D.在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信 答案　ABD 解析　X射线具有较强的穿透能力且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，故A正确；γ射线比X射线的波长短、频率高，故B正确；紫外线比紫光的波长短，紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射，故C错误；在电磁波谱中，无线电波的波长较长，一般可用于通信，故D正确。 2.按频率由小到大，下列电磁波谱排列顺序正确的是(　　) A.红外线、无线电波、紫外线、可见光、γ射线、X射线 B.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 C.γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波 D.无线电波、紫外线、可见光、红外线、X射线、γ射线 答案　B 解析　波长越长，频率越小，按照波长逐渐变小，即频率逐渐变大的顺序，电磁波谱可大致分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线(伽马射线)，故B正确。 3.红外线是电磁波，下列关于电磁波的说法错误的是(　　) 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.紫外线有助于人体合成维生素D C.医学上用X射线透视人体，检查体内病变等 D.一切物体都在不停地发射红外线 答案　A 解析　相对而言，波长越长越容易绕过障碍物、经过孔径而发生衍射现象，因为红外线比可见光波长长，因此更容易发生衍射，故A错误；适量照晒紫外线有助于人体合成维生素D，故B正确；医学上用X射线透视人体，检查体内病变等，故C正确；一切物体都在不停地发射红外线，故D正确。 4.被动红外夜视技术是借助于目标自身发射的红外线来实现观察的红外技术，该技术可用于制造被动夜视镜，广泛应用于特战部队。红外线的特征为(　　) A.能杀死多种细菌，常用于医院和食品消毒 B.具有热效应，常用于加热和烘干物体 C.穿透能力很强，能使照相底片感光 D.穿透能力比X射线更强，工艺上常用它来进行探伤 答案　B 解析　紫外线能杀死多种细菌，常用于医院和食品消毒，故A错误；红外线具有显著的热效应，常用于加热和烘干物体，故B正确；X射线穿透能力很强，能使照相底片感光，红外线的穿透能力弱，故C错误；γ射线穿透能力比X射线更强，工艺上常用它来进行探伤，红外线穿透能力比X射线弱，故D错误。 5.(多选)使用蓝牙耳机接听手机来电，其信号传输的示意图如图所示，已知可见光的频率范围是4.2×1014~7.8×1014 Hz，则蓝牙通信的电磁波(　　) A.是蓝光 B.波长比手机通信的电磁波短 C.在真空中的传播速度大小为3×108 m/s D.在真空中的传播速度比可见光传播的速度小 答案　BC 解析　由题意可得，蓝牙通信的电磁波频率小于可见光频率，故不可能是蓝光，故A错误；由题图可知，蓝牙通信的电磁波比手机通信的电磁波频率大，由c=λf可知，频率越大，波长越短，故蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波短，故B正确；在真空中电磁波(包括可见光)的传播速度大小均为c=3×108 m/s，故C正确，D错误。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节 电磁波的应用 1.物理观念：了解什么是电磁波谱，知道各种可见光和不可见光与无线电波一样，也是电磁波。了解不同波长(或频率)范围的电磁波的特性以及应用。 2.科学思维：了解电磁波谱中各波段的主要特性和在科技、经济、社会发展中的应用。 3.科学探究：体会电磁波的应用对现代社会的影响，明确不同的电磁波具有的不同用途和危害，引发学生对波动现象的好奇心。 4.科学态度与责任：引导和培养学生仔细观察实验现象并尝试归纳现象的能力,激发学生勇于探索的积极性。 1.知道什么是电磁波谱，知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序(重点)。 2.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的特点与应用(难点)。 【知识回顾】 第3节 电磁波的传播和接收 一、电磁波的特性 1.电磁波的产生：变化的 和 交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。 2.电磁波的特点 (1)电磁波是 ，在传播方向上的任一点，E和B彼此 且均与传播方向 。如图所示。 (2)电磁波的传播 介质，在真空中电磁波的传播速度跟光速相同，即v真空＝c＝3.0×108 m/s。 (3)电磁波具有波的共性，能产生 、 、反射、折射和 等现象，电磁波也是传播能量的一种形式。 (4)电磁波波长λ、频率f及波速c之间的关系为λ＝ 。 二、无线电波的传播 无线电波的三种传播方式： （地面传播）、 （电离层反射传播）和 （直线传播）。 三、电磁波的接收 1.无线电波的发射 (1)调制：把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上，使载波随各种 而改变。 (2)调制的分类 ①调幅(AM)：使高频电磁波的 随信号的强弱而改变的调制技术。 ②调频(FM)：使高频电磁波的 随信号的强弱而改变的调制技术。 2.接收原理：电磁波在传播时如果遇到 ，会使导体中产生感应电流，空中的导体可以用来接收电磁波，这个导体就是 。 3.接收方法 (1)电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率 时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫作电谐振，相当于机械振动中的 。 (2)调谐：使接收电路产生电谐振的过程。 (3)解调：把声音或图像信号从 中还原出来的过程，这个过程也是调制的逆过程。调幅波的解调也叫检波。 4.电视广播的发射和接收 (1)电视广播信号是一种无线电信号，实际传播中需要通过载波将信号调制成 信号再进行传播。 (2)高频电视信号的三种传播方式：地面 传输、有线网络传输以及 传输。 (3)电视信号的接收：电视机接收到的高频电磁波信号经过 将得到的电信号转变为图像信号和伴音信号。 【自主预习】 第4节 电磁波的应用 一、电磁波谱 1.电磁波谱：按电磁波的 大小或 高低的顺序排列成谱，叫作电磁波谱。 2.按照波长从长到短依次排列为无线电波、红外线、 、紫外线、X射线、γ射线等。不同电磁波具有不同的波长(频率)，具有不同的特性。 二、电磁波谱主要成员及其应用 1.γ射线：波长 的电磁波。波长小于10－10m。具有很高的能量；更强的穿透能力，用于医学治疗γ刀、金属探伤。 2.X射线（伦琴射线）是一种波长比紫外线更短的不可见光。波长约为 10－11~10－8m，具有 的穿 透能力，用来检查金属构件内部有无裂纹或气孔，医学上用于检查人体的内部器官。 3.紫外线是一种波长比紫光还短的不可见光；其波长范围约4×10－8~4×10－7m，具有较强的 效应,不能引起人的视觉，荧光、化学作用、杀菌消毒。 4.能使人的眼睛产生 效应的电磁波，可见光的波长在4×10－7m~7×10－7m之间，用于观察物体，照像等。 5.红外线是一种光波，其波长范围很宽，约7×10－7m~１×10－3m，具有显著的 ，红外遥感技术和红外体温计。 6.无线电波的波长范围约为10－3m~107m， 波绕射能力强，主要用于通信、广播及其他信号传输。 三、电磁波应用实例 1. 2.无线通信技术与蓝牙、WiFi 3.手机通信的蜂窝网络与 5G 技术等。 思考与讨论1 一、电磁波谱 我们身边有许多设备都在发射和接收电磁波，这些设备在现代生活中无处不在。谈谈你身边哪些设备正在发射、接收电磁波？ 思考与讨论2 二、电磁波谱主要成员及其应用 1.阅读教材，说说γ射线的特点和应用。 2.阅读教材，说说X射线的特点和应用。 3.阅读教材，说说紫外线的特点和应用。 4.阅读教材，说说可见光的特点和应用是。 5.阅读教材，说说红外线的特点和应用。 6.阅读教材，说说无线电波的特点和应用。 思考与讨论3 三、电磁波应用实例 电磁波在生活中的应用非常广泛，请同学们阅读教材，说说都有哪些应用？ 课堂小结： 1. (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衍射 D.在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信 2.按频率由小到大，下列电磁波谱排列顺序正确的是(　　) A.红外线、无线电波、紫外线、可见光、γ射线、X射线 B.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 C.γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波 D.无线电波、紫外线、可见光、红外线、X射线、γ射线 3.红外线是电磁波，下列关于电磁波的说法错误的是(　　) 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.紫外线有助于人体合成维生素D C.医学上用X射线透视人体，检查体内病变等 D.一切物体都在不停地发射红外线 4.被动红外夜视技术是借助于目标自身发射的红外线来实现观察的红外技术，该技术可用于制造被动夜视镜，广泛应用于特战部队。红外线的特征为(　　) A.能杀死多种细菌，常用于医院和食品消毒 B.具有热效应，常用于加热和烘干物体 C.穿透能力很强，能使照相底片感光 D.穿透能力比X射线更强，工艺上常用它来进行探伤 5.(多选)使用蓝牙耳机接听手机来电，其信号传输的示意图如图所示，已知可见光的频率范围是4.2×1014~7.8×1014 Hz，则蓝牙通信的电磁波(　　) A.是蓝光 B.波长比手机通信的电磁波短 C.在真空中的传播速度大小为3×108 m/s D.在真空中的传播速度比可见光传播的速度小 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $