第4章 第3、4节 无线电波的发射和接收 电磁波谱（Word教参）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版）

本讲义聚焦无线电波的发射（调制、调谐、解调）与接收原理，系统梳理电磁波谱（无线电波、红外线至γ射线）的波长排列、共性特性及各波段应用，构建从发射条件到接收过程再到谱线应用的完整知识支架。 资料以“逐点清”结构整合“多维度理解”与“全方位练明”，通过实例（如5G通信、红外理疗）强化物理观念，借助判断、选择等题型培养科学思维，课中辅助分层教学，课后助力学生查漏补缺，提升知识应用能力。

第3、4节　无线电波的发射和接收　电磁波谱 (强基课——逐点理清物理观念) 课标要求 学习目标 1.知道电磁波的发射、传播和接收。 2.认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。 1.了解调制、调谐和解调的概念。 2.观察日常生活中电磁波的发射、传播和接收现象。 3.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。 4.了解不同波长电磁波的特征及主要用途。 逐点清(一)　无线电波的发射和接收 [多维度理解] 1.有效发射电磁波的条件 (1)要有足够高的振荡频率。 (2)采用开放电路。振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间。 2.电磁波的调制 (1)载波:用于携带信号的高频电磁波。 (2)调制:使载波随各种信号而改变的技术。 (3)调幅(AM):使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变。波形变化如图所示: (4)调频(FM):使高频电磁波的频率随信号的强弱而变。波形变化如图所示: 3.无线电波的接收 (1)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。 (2)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。 (3)调谐:使接收电路产生电谐振的过程。 (4)解调:把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程。 4.电视广播的发射和接收 (1)高频电视信号的传播方式主要有三种,即地面无线电传输、有线网络传输以及卫星传输。 (2)不同的传播方式使用不同频率范围的电磁波,采取不同的调制方式。 [全方位练明] 1.判断下列说法是否正确。 (1)振荡频率足够高的开放电路才能有效发射电磁波。 (√) (2)调频与调幅都是用载波发送信号,原理完全相同。 (×) (3)解调是将低频信号加载到高频电磁波上进行发射传送的过程。 (×) (4)调谐就是将接收电路的振幅调至与载波的振幅相同。 (×) 2.(2025·江苏泰州开学考试)下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法中正确的是 (　　) A.经过调制后的电磁波向外辐射能量的本领更强 B.经过调制后的电磁波在空间传播得更快 C.经过调制后的电磁波在空间传播的波长不变 D.经过调制后的电磁波在空间传播的周期不变 解析:选A　调制是把低频信号加到高频电磁波上增强发射能力,频率变大,周期变小,穿透能力更强,即辐射本领更强;电磁波在真空中的传播速度等于光速,所以传播速度不变,根据v=λf可知,频率改变,波长改变。故选A。 3.(2025·江苏盐城期末)在电磁波发射技术中,使载波随各种信号而改变的技术叫作调制。它有两种方法:一是使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变,这种调制叫作调幅;二是使高频电磁波的频率随信号的强弱而变,这种调制叫作调频。下面四幅图中调频波是 (　　) 解析:选D　A选项图所示的波是信号波,故A错误;B选项图所示的波的振幅变了,而频率没有变,是调幅波,故B错误;C选项图所示的波是用来携带信号的高频电磁波,即载波,故C错误;D选项图所示的波的频率变了,而振幅没有变,是调频波,故D正确。 4.(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,要接收到该电信号,应 (　　) A.增大调谐电路中线圈的匝数 B.加大电源电压 C.减小调谐电路中线圈的匝数 D.将线圈中的铁芯取走 解析:选CD　当调谐电路的固有频率等于要接收到的电磁波的频率时,才能接收到电台信号,由题意知,接收不到高频率电信号的原因是调谐电路固有频率低,由f=,在可变电容器的动片从完全旋入(正对面积S最大)到完全旋出(正对面积S最小),即改变电容器的电容C都未达到该电信号频率,则必须减小电感L,即可通过C、D两选项的操作增大频率,故C、D正确。 逐点清(二)　电磁波谱 [多维度理解] 1.电磁波谱:按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成谱,叫作电磁波谱。 2.波长排列: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。不同电磁波具有不同的波长(频率),具有不同的特性。 3.各种电磁波的共性 (1)在本质上都是电磁波,遵循相同的规律,各波段之间的区别并没有绝对的意义。 (2)都遵循公式v=λf,在真空中的传播速度都是 c=3×108 m/s。 (3)传播都不需要介质。 (4)都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。 4.电磁波的个性 (1)不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性,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。 (2)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。 [全方位练明] 1.判断下列说法是否正确。 (1)波长较长的电磁波贯穿障碍物的能力强。 (×) (2)不同波段的电磁波具有不同波长,表现出不同的特性。 (√) (3)电磁波同机械波不一样,但都具有衍射和干涉特性。 (√) (4)不同频率的电磁波在水中具有相同的速度。 (×) 2.下列电磁波,按衍射能力由强到弱的顺序排列正确的是 (　　) A.红外线、可见光、紫外线、γ射线 B.γ射线、可见光、红外线、无线电波 C.可见光、红外线、X射线、γ射线 D.γ射线、紫外线、可见光、红外线 解析:选A　电磁波波长越长,其衍射能力越强,故按衍射能力由强到弱的顺序排列是:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线,故A正确。 3.(2025·广东江门期中)(多选)第五代移动通信技术(简称 5G)是最新一代蜂窝移动通信技术,5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、大规模设备连接等。与4G相比,5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是 (　　) A.4G比5G使用的电磁波发生衍射现象更明显 B.5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同 C.5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象 D.在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长 解析:选ABC　5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同,均为c;与4G相比,5G使用的电磁波频率更高,根据λ=,可知4G使用的电磁波波长大于5G使用的电磁波波长,则4G比5G使用的电磁波发生衍射现象更明显,故A、B正确,D错误;5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象,故C正确。 逐点清(三)　电磁波的特性及应用 [多维度理解] 1.无线电波:把波长大于0.1 mm(频率低于3 000 GHz)的电磁波称作无线电波,主要用于通信、广播及其他信号传输。雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生反射,以此来测定物体位置的无线电设备,其利用的是波长较短的微波。 2.红外线 (1)红外线是一种光波,波长比无线电波短,比可见光长。 (2)所有物体都发射红外线,热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。 (3)红外线的应用主要有红外遥感技术和红外体温计。 3.可见光 可见光的波长在400~760 nm之间。 4.紫外线 (1)波长范围在10~400 nm之间,不能引起人的视觉。  (2)具有较高的能量,应用于灭菌消毒;具有较强的荧光效应,用来激发荧光物质发光。 5.X射线和γ射线 (1)X射线波长比紫外线短,有很强的穿透本领,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。 (2)γ射线波长比X射线更短,具有很高的能量,穿透力更强,医学上用来治疗某些癌症,工业上也可用于探测金属构件内部是否有缺陷。 　　[典例]　(2025·吉林四平期中)(多选)为防范和打击利用无线电技术手段进行考试作弊行为,确保普通高考公平顺利进行,各市无线电管理处周密部署,多措并举,全力以赴确保高考期间无线电安全。关于电磁波的特性,下列说法正确的是 (　　) A.红外线波长短,分辨率高,侦察上可用红外线拍摄指纹照片 B.X射线可用于进行人体透视 C.雷达发出或接收的电磁波受天气影响,在浓雾天能见度低的黑夜不能使用 D.空间站上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力 　　[解析]　侦察上用紫外线拍摄指纹照片,因为紫外线波长短,分辨率高,故A错误;X射线有较强的穿透能力,可用于进行人体透视,故B正确;电磁波的使用不受天气影响,故雷达在浓雾天能见度低的黑夜一样使用,故C错误;红外线的热作用很强,有较好的穿透云雾烟尘的能力,可以制成热谱仪、红外夜视仪等,所以在空间站上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力,故D正确。 　　[答案]　BD 　　[思维建模]　不同电磁波的特点及应用 特点 用途 无线电波 波动性强 通信、广播、导航 红外线 热作用强 加热、遥测、遥感、红外线制导 可见光 感光性强 照明、照相等 紫外线 化学作用、 荧光效应 杀菌消毒、治疗皮肤病等 X射线 穿透力较强 检查、探测、透视、治疗 γ射线 穿透力最强 探测、治疗 [全方位练明] 1.(2025·江苏无锡期中)理疗医用“神灯”照射伤口,可使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用 (　　) A.紫外线具有很强的荧光作用 B.紫外线具有杀菌消毒作用 C.红外线具有显著的热效应 D.X射线具有很强的穿透能力 解析:选C　“神灯”又称红外线灯,它利用的是红外线的热效应,使人体局部受热,血液循环加快。故选C。 2.(2025·江苏宿迁开学考试)电磁波在医院得到了广泛应用,关于电磁波的某些特性,下列说法不正确的是 (　　) A.伽玛手术刀治疗癌症是利用γ射线穿透性强、能量高的特性 B.胸透又称荧光透视,是利用X射线具有穿透性的特性 C.红外线测温仪是利用了红外线波长较长的特性 D.医用紫外灭菌灯是利用了紫外线的消毒特性 解析:选C　γ射线能量高、穿透性强,医院常用γ射线照射癌细胞,治疗癌症,故A正确;X射线具有穿透性,所以可以用来做胸透,故B正确;红外线测温仪是利用了红外线的热效应,故C错误;医院用紫外线灯照射的方法来消毒灭菌,是利用了紫外线的消毒特性,故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $