4. 电磁波谱（同步讲义）物理人教版选择性必修第二册

4. 电磁波谱 【知识梳理】 1 一、 电磁波谱 1 二、 电磁波的特性及应用 1 【重难探究】 2 探究1 　探究无线电波 2 探究2 探究红外线 4 探究3 探究可见光 6 探究4 探究紫外线 8 【课堂自测·基础练】 10 【素养进阶·提升练】 18 【知识梳理】 知识点1 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，不同的电磁波由于具有不同的波长(频率)，具有不同的特性 知识点2 电磁波的特性及应用 1、无线电波：波长大于1 mm(频率低于300 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。 无线电波的波段划分 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5～370_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。 6、不同电磁波的特性及应用 电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 频率和真空中的波长 由左向右，频率变化为由低到高，波长变化为由长到短 特性 波动性强 热效应强 感光性强 化学作用、荧光效应强 穿透力强 穿透力最强 用途 通信、广播、天体物理研究 遥控、遥测、遥测、加热、红外摄像、红外制导 照明、照相等 杀菌、防伪、治疗皮肤病等 检查、探测、透视 探测、治疗 【重难探究】 探究1 　探究无线电波 【探究导入】 每天早晨，我们打开收音机收听新闻，手机接收信号进行通话，天气预报中雷达图像显示降雨区域，这些都离不开无线电波的应用。无线电波看不见摸不着，却广泛存在于我们的生活中，支撑着现代通信与探测技术。 问题 1.为什么收音机和手机不需要连接导线就能接收到信息？ 提示：收音机和手机内部都有接收装置，能够捕捉空中传播的无线电波。广播电台和移动基站将声音或数据信息加载到高频电磁波上发射出去，这些电磁波在空间传播，被接收设备捕获并还原成原始信息，实现无线通信。 问题2： 雷达如何利用无线电波确定飞机的位置？ 提示：电磁波遇到障碍物会发生反射，雷达发射短脉冲无线电波，遇到目标（如飞机）后反射回来，接收装置记录回波时间，根据电磁波传播速度，可计算距离：。结合天线方向，即可确定目标位置。 问题3： 为什么雷达通常使用微波而不是长波无线电波？ 提示： 波长短的电磁波衍射现象不明显，方向性强，能量集中，有利于精确定位。微波波长较短，适合用于雷达测距和定向，而长波易发生衍射，传播方向发散，不利于定位。 问题4： 天文学家不用光学望远镜，而用射电望远镜研究天体，这是基于什么原理？ 提示：许多天体（如星云、脉冲星）会自然辐射无线电波，射电望远镜通过接收这些来自宇宙的无线电波，分析其强度、频率和来源方向，研究天体的物理状态和演化过程，弥补光学观测的局限。 【探究归纳】 1. 波长大于1 mm（频率低于300 GHz）的电磁波称为无线电波。 2. 无线电波按波长（频率）划分为不同波段，各波段传播特点和用途不同。 3. 无线电波广泛用于通信、广播、雷达和信号传输。 4. 雷达利用电磁波的反射特性测定物体位置，通常使用微波波段。 5. 射电望远镜接收天体辐射的无线电波，用于天体物理研究。 【典例赏析】 [例1]　神舟十九号乘组航天员蔡旭哲、宋令东于2025年3月21日完成约7小时的出舱活动，并将出舱活动视频通过无线电波传输回地面控制中心。太空视为真空环境，下列说法正确的是（　　） A．该无线电波不能被人眼看见 B．该无线电波可以用恒定电场进行激发 C．该无线电波可用于杀菌 D．航天员也可以选择用超声波与控制中心通讯 【答案】A 【详解】A．目前卫星与地面间的通讯通过无线电波（微波等），该部分处于红外区，不能被看见，故A项正确； B．电磁波的激发需要周期性变化的电场或磁场，故B错误； C．无线电波波长较长、频率较小，不具有杀菌作用，故C错误； D．超声波的传播需要介质，宇宙空间缺乏介质，航天员不可以选择用超声波与控制中心通讯，故D错误。 故选A。 　【针对训练】 1Wi-Fi是人们使用频繁的通信技术，它主要利用频率为左右的无线电波进行传输信号。已知可见光的频率范围为，下列说法正确的是（　　） A．Wi-Fi使用的无线电波是纵波 B．Wi-Fi使用的无线电波具有能量，是一种客观存在的物质 C．Wi-Fi技术属于短距离无线电技术，其无线电波波长比可见光波长短 D．Wi-Fi使用的无线电波不会发生多普勒效应 【答案】B 【详解】A．无线电波是电磁波的一种，电磁波的振荡方向垂直于传播方向，属于横波，A错误； B．电磁波具有能量，且是电磁场的传播形式，属于客观存在的物质，B正确； C．已知无线电波的波速，由，Wi-Fi频率 解得波长 可见光频率范围，则对应波长范围约，比较可得，即Wi-Fi波长更长，C错误； D．多普勒效应是由于波源与观察者相对运动导致观察者接收到的波的频率发生变化的现象，适用于所有波（包括电磁波），D错误。 故选B。 2．多选题）蓝牙能在包括移动电话、无线耳机、笔记本电脑等设备之间进行短距离无线信息交换，其使用的是2.400GHz~2.485GHz频段的无线电波。下列说法正确的是（　　） A．该无线电波比红外线的波长更长 B．该频段无线电波是纵波 C．该频段的无线电波可在水中传播 D．蓝牙信号“穿墙”时，在墙壁中的传播速率大于3×108m/s 【答案】AC 【详解】A．根据 可得无线电波的波长长度为，红外线的波长范围为，故该无线电波比红外线的波长更长，故A正确； B．无线电波是电磁波，由相互垂直的电场和磁场组成，且传播方向与电场和磁场方向垂直。因此，无线电波是横波，不是纵波，故B错误； C．无线电波可以在水中传播，故C正确； D．电磁波在任何介质中的传播速率都小于其在真空中的传播速率，故D错误。 故选AC。 探究2 探究红外线 【探究导入】 情境探究 冬天夜晚，人们在户外活动时，即使没有灯光，某些设备仍能清晰“看见”人的轮廓。例如，消防员使用热像仪在浓烟中寻找被困人员，安保人员用夜视仪在黑暗中监控区域。这些设备并不依赖可见光，而是通过探测人体散发的某种辐射来成像。这种辐射看不见，却能反映物体的温度信息。 问题 1. 为什么在完全黑暗的环境中，某些仪器仍能“看到”人或动物？ 提示： 在黑暗中无法用肉眼看见物体，但人体会持续向外发射红外线。红外探测器能接收这种辐射，并将其转化为电信号，再通过电子电路处理形成图像，从而实现“夜视”。这说明存在一种不依赖可见光的成像方式。 2： 所有物体都在发射这种看不见的辐射吗？ 提示：实验表明，无论物体温度高低，只要其温度高于绝对零度，就会发射红外线。因此，所有物体都在不断发射红外辐射，这是物质热运动的必然结果。 3： 热物体和冷物体发出的这种辐射有什么不同？ 提示：温度越高的物体，其分子热运动越剧烈，发射的红外线越强。因此，热物体比冷物体辐射更强的红外线，探测器接收到的信号也更强，从而可以区分不同温度的物体。 4： 如何利用这种辐射进行远距离温度测量或环境监测？ 提示： 通过灵敏的红外探测器接收远处物体发出的红外线，结合电子信号处理技术，可以获得物体的形状、温度分布等信息。这种技术被称为红外遥感，广泛应用于气象、地质和军事领域。 【探究归纳】 1. 红外线的波长比无线电波短，比可见光长。 2. 所有物体都发射红外线。 3. 热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。 4. 红外探测器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射。 5. 人体也在发射红外线，体温越高，发射的红外线越强。 [例2]二氧化碳对波长较长的电磁辐射（如红外线）有较强的吸收作用，而对波长较短的电磁辐射（如可见光）的吸收作用较弱。阳光中多种波长的电磁辐射透过大气照到地球表面，使地面升温，而地面的热辐射是波长较长的电磁辐射，它不容易透过大气中的二氧化碳，于是大气温度上升。大气中二氧化碳的作用像暖房的玻璃一样：太阳的热辐射容易进来，地面的热辐射却不易出去。这种效应叫“温室效应”。二氧化碳是一种重要的“温室气体”。温室效应使得大气的温度不致太低，昼夜温差不致太大，各种生物能够繁衍生息。然而，近年来由于人类的活动，大气中的二氧化碳含量增加，温室效应加剧，这是全球变暖的重要原因。根据上述观点及你所掌握的其它信息，判断下列说法正确的是（　　） A．红外线具有明显的热效应是因为其频率大于可见光的频率 B．温室效应是指二氧化碳对可见光吸收较弱，大量的可见光照射到地面，导致地球温度升高 C．在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量的二氧化碳，温室效应显著，当时地球的气温很高 D．由于现代工业大量燃烧煤炭、石油等燃料，燃烧过程放出大量热，导致地球温度升高，气候变暖。 【答案】C 【详解】A．红外线频率低于可见光，光子能量由公式可知，频率越低能量越小。热效应显著是因物体辐射和吸收的主要是红外线，而非频率高低，故A错误； B．温室效应的核心是地面发出的红外辐射被CO₂阻挡，而非可见光直接导致升温。可见光加热地面后，热量以红外形式被滞留，故B错误； C．早期地球火山活动释放大量CO₂，增强温室效应，减少热量散失，维持较高气温，符合科学事实，故C正确； D．燃烧放热对全球升温贡献极小，气候变暖主因是CO₂增加加剧温室效应，而非燃烧直接产热，故D错误。 故选C。 【针对训练】 3疫情期间使用的额枪测温计是因为（　　） 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．X射线的很强的贯穿力 D．红外线具有显著的热效应‍ 【答案】D 【详解】人体会发出红外线，疫情期间使用的额枪测温计是因为红外线具有显著的热效应。 故选D。 4．下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．校园食堂消毒餐具柜是利用紫外线的热效应来杀菌消毒的 B．红外线的波长比可见光短，比无线电波长 C．手机连接蓝牙音响后，Wi-Fi上网速度会受到影响，是因为Wi-Fi和蓝牙使用了相同频段的无线电波 D．电磁波在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相平行，且均与波的传播方向垂直 【答案】C 【详解】A．校园食堂餐具柜是利用紫外线能破坏微生物的DNA或RNA分子，实现杀菌消毒功能，故A错误； B．波长关系为无线电波大于红外线，红外线大于可见光，故B错误； C．在连接蓝牙音响后，移动手机网速会受到影响，因为蓝牙所用电磁波频率与Wi-Fi所用频率很接近，相互有干扰，故C正确； D．电磁波在真空中传播时，电场强度与磁感应强度相互垂直，且均与波的传播方向垂直，故D错误。 故选C。 探究3 探究可见光 【探究导入】 情境探究 清晨阳光透过窗户洒进教室，地面上呈现出五彩斑斓的光影。雨后天空中偶尔出现的彩虹，由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色有序排列而成。这些生活中常见的现象都与光的颜色有关。我们能看到物体的颜色，是因为有光进入眼睛并引起视觉反应。 问题 1.为什么阳光看起来是白色的，却能在雨后形成七彩的彩虹？ 提示 阳光看似白色，实际上是由多种不同颜色的光混合而成。当阳光穿过雨滴时，发生折射和反射，不同颜色的光因波长不同而偏折程度不同，从而被分开形成彩虹，说明白光是多种色光的组合 2： 不同颜色的光在本质上有什么区别？ 提示 不同颜色的光对应不同的波长（或频率）。例如红光波长较长，接近760 nm，而紫光波长较短，接近400 nm。颜色的差异本质上是电磁波波长不同的表现。 3： 人眼能看到的所有颜色光都有相同的波长吗？ 提示 人眼能感知的颜色对应特定波长范围的电磁波。表中数据显示，各色光在真空中波长分布在400～760 nm之间，超出此范围的光无法引起视觉效应 4： 如果某种光的波长小于400 nm，人眼还能看到吗？ 提示 波长小于400 nm的光属于紫外线，大于760 nm的属于红外线，它们都不能引起人眼的视觉反应，因此不属于可见光，人眼无法看到。 【探究归纳】 1. 能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波称为可见光。 2. 可见光的波长范围为400～760 nm。 3. 不同波长的单色光表现为不同的颜色。 4. 白光是由各种色光组合而成的复合光。 【例3】人类一直没有停止对太空文明的探索，《三体》就是对地外文明哲学思考的一部科幻作品。某次探索地外文明时要向某星云发射波长为21cm的电磁波。下列关于该电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波是横波 B．电磁波只能在真空中传播 C．电磁波在真空中的传播速度大小为 D．该电磁波相比于可见光更不容易发生衍射 【答案】A 【详解】A．电磁波能发生偏振，所以电磁波是横波，故A正确； B．电磁波能在真空中传播，也能在介质中传播，故B错误； C．电磁波在真空中的传播速度大小为 故C错误； D．该电磁波的波长比可见光的波长大，所以该电磁波相比于可见光更容易发生衍射，故D错误。 故选A。 【针对训练】 5.声波和电磁波均可传递信息，且都具有波的特征。下列说法正确的是（　　） A．电吉他、电子琴发出的都是电磁波 B．声波和电磁波都能引起鼓膜振动 C．电磁波都不能被人看见，声波都能被人听见 D．在空气中，电磁波的传播速度大于声波的传播速度 【答案】D 【详解】A．电吉他、电子琴发出的都是声波，故A错误； B．声波能引起鼓膜振动，而电磁波不能引起鼓膜振动，故B错误； C．电磁波中的可见光是可以看见的，而声波中的超声波和次声波人是无法听见的，故C错误； D．在空气中，电磁波的传播速度大于声波的传播速度，故D正确。 故选D。 6．（多选题）关于光的下列说法正确的是（　　） A．一切光都可以发生干涉和衍射现象 B．光的偏振现象说明光是一种横波 C．红外线比可见光的能量大，可以灭菌消毒 D．紫外线比可见光的波长大 【答案】AB 【详解】A．光具有波的特性，故一切光都可以发生干涉和衍射现象，故A正确； B．偏振现象是横波特有的现象，故光的偏振现象说明光是一种横波，故B正确； C．红外线比可见光频率低，能量小，故C错误； D．紫外线比可见光的频率高，故紫外线的波长小，故D错误。 故选AB。 探究4 探究紫外线 【探究导入】 情境探究 夏天外出时，人们常常涂抹防晒霜来防止晒伤。阳光中的紫外线较强时，皮肤会发红甚至脱皮，而医院中也常用紫外线灯对器械进行消毒。此外，一些银行票据在验钞机下会发出蓝紫色的光，这些现象都与紫外线有关。 问题 1. 为什么人眼看不到紫外线，但它却能对皮肤和细胞产生明显作用？ 提示 人眼只能感知波长在380～760 nm之间的可见光，而紫外线波长在5～370 nm之间，低于可见光范围，因此无法被视网膜感知。但由于其波长更短，根据光子能量公式，频率越高能量越大，故紫外线光子能量较高，能引发分子结构变化，从而影响生物组织。 2 紫外线为何能用于灭菌消毒？这与其能量特性有何关系？ 提示 高能量的紫外线可破坏细菌和病毒细胞核中的DNA或RNA结构，使其失去繁殖能力，达到灭菌效果。这说明电磁波不仅传递能量，还能通过能量作用改变物质内部结构。 3 太阳光中的紫外线对人体有哪些利弊？ 提示适量紫外线照射能促进体内维生素D合成，帮助钙吸收，有益健康；但过量照射会损伤角膜、引发白内障，并导致皮肤老化甚至癌变。 4某些物质在紫外线下发光，这一现象说明了什么物理原理？ 提示 物质吸收紫外线后电子跃迁至高能级，回落时以可见光形式释放能量，产生荧光。这一特性可用于防伪标记设计，说明不同物质对紫外线有特定响应。 【探究归纳】 1. 紫外线是波长范围为5～370 nm的电磁波，人眼无法看见。 2. 紫外线具有较高能量，能破坏细胞核中的物质，可用于灭菌消毒。 3. 适量紫外线照射有助于人体钙的吸收，改善健康；过强则伤害眼睛和皮肤。 4. 许多物质在紫外线照射下会发出荧光，可应用于防伪技术。 【例4】（多选题）下列说法正确的是（　　） A．电场和磁场都是假想的，不是客观存在的物质 B．电场线和磁感线是可以形象描述场的强弱和方向的假想的曲线 C．一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关 D．红外线可以消毒，紫外线可以用来加热理疗 【答案】BC 【详解】A．电场和磁场都是客观存在的，电场线和磁感线才是为了形象描述场而假想的曲线，故A错误； B．电场线和磁感线是可以形象描述场的强弱和方向的假想曲线，故B正确； C．我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关，故C正确； D．红外线具有热作用可以用来加热理疗，紫外线具有波长短、频率高、能量大的特点可以进行消毒，故D错误。 故选BC。 【针对训练】 7.（多选题）如图所示，热反射玻璃一般是在玻璃表面镀一层或多层诸如铬、钛或不锈钢等金属或其化合物组成的薄膜，使产品呈现丰富的色彩，对于可见光有适当的透射率，对红外线有较高的反射率，对紫外线有较高的吸收率，因此，也称为阳光控制玻璃，主要用于建筑和玻璃幕墙，其透视方向由光的强度决定。当室外比室内明亮时，单向透视玻璃与普通镜子相似，室外看不到室内的景物，但室内可以看清室外的景物。而当室外比室内昏暗时，室外可看到室内的景物，且室内也能看到室外的景物，其清晰程度取决于室外光照的强弱。根据以上信息和你所学过的物理知识判断，下列说法中正确的是（　　） A．热反射玻璃可以有效地阻止过强紫外线对人体的伤害 B．热反射玻璃应该具有保温隔热作用 C．热反射玻璃和普通玻璃一样，能有效地减弱噪声 D．热反射玻璃的单向透视性不遵从光路可逆性 【答案】ABC 【详解】A．热反射玻璃对紫外线有较高的吸收率，可以有效地阻止过强紫外线对人体的伤害，故A正确； B．热反射玻璃对红外线有较高的反射率，应该具有保温隔热作用，故B正确； C．热反射玻璃和普通玻璃一样，能有效地减弱噪声，故C正确； D．热反射玻璃的单向透视性仍遵从光路可逆性，故D错误。 故选ABC。 8．下列说法正确的是（　　） A．赫兹预言了电磁波，麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 B．电场和磁场都是客观存在的物质 C．变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围也一定产生变化的电场 D．红外线、可见光、紫外线、超声波都是电磁波 【答案】B 【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故A错误； B．电场和磁场都是客观存在的一种物质，故B正确； C．根据麦克斯韦的电磁场理论，均匀变化的磁场产生了稳定电场，均匀变化的电场产生了稳定磁场，故C错误； D．红外线、可见光、紫外线都是电磁波，超声波是机械波，不是电磁波，故D错误。 故选B。 【课堂自测·基础练】 1．下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．使高频载波的振幅或频率随信号而改变的过程叫解调 B．医院里常用紫外线照射对病房和手术室进行消毒 C．红外线应用在探测技术中，是利用了它穿透本领强的特性 D．紫外线是波长比可见光波长还短的电磁波，可以用来加热理疗 【答案】B 【详解】A．使高频载波的振幅或频率随信号而改变的过程叫调制，解调是从携带信号的高频载波中还原原始信号的过程，故A错误； B．紫外线能量较高，能够破坏微生物的核酸结构，具有杀菌消毒的作用，医院常用紫外线照射对病房和手术室消毒，故B正确； C．红外线应用在探测技术中，是利用了一切物体都在持续辐射红外线、且不同温度的物体辐射红外线的频率和强度不同的特点，红外线穿透本领较弱，穿透本领强是X射线等短波长电磁波的特性，故C错误； D．紫外线波长比可见光更短，但加热理疗利用的是红外线的热效应，紫外线不具备加热理疗的用途，故D错误。 故选B。 2．关于电磁波谱，下列说法正确的是（　　） A．红外体温计的工作原理是人的体温越高，发射的红外线越强，有时物体温度较低，不发射红外线，导致无法使用 B．紫外线的频率比可见光低，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可能损害健康 C．卫星通信、电视等的信号传输一般用长波 D．手机通信使用的是无线电波，其波长较长 【答案】D 【详解】A． 红外体温计的工作原理基于热辐射，所有温度高于绝对零度的物体都会发射红外线，温度越高辐射越强；物体温度较低时仍发射红外线，A错误； B．根据电磁波谱，紫外线频率高于可见光，B错误； C．卫星通信、电视信号传输通常使用微波波段，而长波（波长千米级）主要用于远距离地面通信，不适用于卫星传输，C错误； D． 手机通信使用无线电波中的微波（如800 MHz至3 GHz频段），波长范围在0.1 m至1 m，属于电磁波谱中的无线电波，波长较长，D正确。 故选D。 3．从外太空来到地球的宇宙线，以原子核为主，还包括少量的正、负电子和γ射线，γ射线在天文探测方面有着独特优势和特殊意义，但由于数量极少，很难直接测量。当高能γ射线进入大气后，立即和大气层中的气体作用而产生各种次级粒子。观测站的粒子探测器需要将更多的次级粒子记录下来，进而反推γ射线进入大气层顶部时的信息。结合所学知识，判断下列说法正确的是（　　） A．观测站的粒子探测器直接探测到来自宇宙的γ射线 B．观测站建在海拔低处比在海拔高处能记录到更多次级粒子 C．γ射线是高频电磁波，能量越高，传播速度越大 D．γ射线在星系间传播时，运动不受星系磁场的影响，可以方便追溯到源头 【答案】D 【详解】A．题干指出射线进入大气后立即产生次级粒子，探测器记录的是次级粒子而非直接探测射线，故A错误； B．随着“空气簇射”向地面发展，空气对次级粒子的吸收会逐渐增多，观测站建在海拔低处比在海拔高处能记录到更少的次级粒子，故B错误； C．射线作为电磁波，在真空中速度恒为光速，传播速度只与介质有关，与能量无关，故C错误； D．射线不带电，运动不受磁场影响，可追溯源头，故D正确。 故选D。 4．（多选题）关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A．无线电波广泛应用于通信和广播 B．红外线探测器能探测出物体的红外辐射 C．适量的紫外线照射，对人体健康有益 D．因为γ射线穿透能力弱，不可用来检查金属内部伤痕 【答案】ABC 【详解】A．无线电波波长较长，广泛应用于通信和广播，故A正确； B．所有物体都会发射红外线，红外线探测器能探测出物体的红外辐射，故B正确； C．适量的紫外线照射能促使人体合成维生素D促进钙的吸收，故C正确； D．γ射线穿透能力强，可以用来检查金属内部伤痕，故D错误。 故选ABC。 5．（多选题）下列关于电磁现象和电磁波的叙述中，正确的是（　　） A．电磁波在空间中传播时传播速度与所处介质有关 B．麦克斯韦发现了电磁感应现象并证实了相关理论 C．电磁波是一种传播方向和振动方向相互垂直的波 D．X射线一般可用于安检、医疗透视以及杀菌消毒 【答案】AC 【详解】A．电磁波的传播速度公式为，其中为介质的折射率；在真空中，速度为 ；在介质中 ，速度减小，因此速度与所处介质有关，故A正确； B．电磁感应现象由法拉第发现，麦克斯韦的主要贡献是建立电磁场理论并预言电磁波的存在，故B错误； C．电磁波是横波，其电场和磁场的振动方向均垂直于传播方向，且二者互相垂直，故C正确； D．X射线常用于安检和医疗透视，但杀菌消毒通常使用紫外线，故D错误。 故选AC。 6．（多选题）2025年4月，我国自主研发的歼—10C等战机亮相于埃及，参加中埃“文明之鹰—2025”空军联合训练，歼—10C战机装备的机载有源相控阵雷达（AESA）发射的电磁波频率为，，属于微波，最大探测距离，光速。则关于机载雷达发射的电磁波，下列说法正确的是（　　） A．该电磁波的传播速度小于光的传播速度 B．该电磁波的波长为 C．该电磁波的波长比可见光长 D．该电磁波的频率比可见光高 【答案】BC 【详解】A．电磁波的传播速度等于光的传播速度，故A错误； B．该电磁波的波长为 故B正确； C．可见光波长范围‌为380—750纳米，故该电磁波的波长比可见光长，故C正确； D．根据可得波长越长频率越小，故该电磁波的频率比可见光低，故D错误。 故选BC。 7．（多选题）在抗击新冠肺炎疫情的战役中，为了发现高危人群中的疑似病人，通常利用红外线测量人体的温度。关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A．红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最长 B．红外线的显著作用是热效应，温度较低的物体不能辐射红外线 C．X射线片可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞 D．物体做受迫振动时，其振动频率等于驱动力的频率 【答案】ACD 【详解】A．红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最长，故A正确； B．红外线的显著作用是热效应，任何温度的物体都能辐射红外线，故B错误； C ．X射线片可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞，故C正确； D．物体做受迫振动时，其振动频率等于驱动力的频率，故D正确。 故选ACD。 8．（多选题）电磁波在科学技术上有很多应用，以下解释正确的是（　　） A．验钞机利用的是γ射线的荧光效应 B．X光透视利用的是X射线的穿透作用 C．工业上的金属探伤利用的是紫外线具有极强的穿透能力 D．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点 【答案】BD 【详解】A．验钞机是利用了紫外线的荧光作用，故A错误； B．X光透视利用的是X射线的穿透作用，故B正确； C．射线具有极强的穿透能力，工业上的金属探伤就是利用这个原理，故C错误； D．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点，故D正确。 故选BD。 9．（多选题）如图所示是自然界的一颗“磁星”，“磁星”（Magnetar）是中子星的一种，拥有极强的磁场，通过磁场的衰减，使之能源源不绝地释放出以X射线及γ射线为主的高能量电磁辐射，下列说法正确的是（　　） A．X射线属于无线电波 B．X射线的频率小于γ射线的频率 C．X射线常用于消毒杀菌 D．γ射线可以摧毁病变的细胞 【答案】BD 【详解】A．X 射线频率高于紫外线，不属于无线电波 ，故A错误； B．在电磁波谱中，从无线电波到 γ 射线，频率逐渐升高，X 射线频率小于 γ 射线频率 ，故B正确； C．常用于消毒杀菌的是紫外线，不是 X 射线，X 射线主要用于医学透视等 ，故C错误； D．γ 射线能量高、穿透能力强，可用于医疗领域摧毁病变细胞，如放射治疗 ，故D正确。 故选BD。 10.（多选题）无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线，都是电磁波。按电磁波的波长或频率顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。不同的电磁波由于具有不同的波长（或频率），因此具有不同的特性，下列有关说法正确的是（   ） A．无线电波可以用于广播及其他信号的传输 B．红外线可以灭菌消毒，促进人体对钙的吸收 C．紫外线照射会使物质发出荧光，这是夜视仪工作的基础 D．射线具有很强的穿透本领，机场安检时能探测到箱内的物品 【答案】AD 【详解】A．无线电波的波长较长、频率较低，适用于广播及其他信号的传输，故A正确； B．紫外线可以灭菌消毒，促进人体对钙的吸收，故B错误； C．紫外线照射会使物质发出荧光，但夜视仪是红外线的热效应工作的，故C错误； D．射线具有很强的穿透本领，可用于机场安检探测箱内的物品，故D正确。 故选AD。 11.（多选题）关于电磁波谱及对一些应用的解释，下列说法中正确的是（　　） 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．紫外验钞机是利用紫外线的化学作用 C．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点 D．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高 【答案】ACD 【详解】A．X射线具有较强的穿透能力，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； B．紫外验钞机是利用紫外线的荧光效应，故B错误； C．红外遥感技术利用一切物体都不停地辐射红外线的现象，从而通过接收到的红外线来感知物体，故C正确； D．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故D正确。 故选ACD 【素养进阶·提升练】 1．500米口径球面射电望远镜（简称FAST），是中国科学院国家天文台的一座射电望远镜，若其工作频率范围是，那么它观测到的电磁波最短波长约为（　　） A．0.1m B．1m C．4m D．40m 【答案】A 【详解】频率最大的电磁波的波长最短，则最短波长为 故选A。 2．电磁波谱是指电磁波的频率和波长范围，包括了从无线电波到伽马射线的整个频谱范围。电磁波谱在现代科学技术中起着极其重要的作用，广泛应用于通信、医疗、能源、环境监测等各个领域。根据电磁波谱，下列选项中电磁波的波长顺序由短到长排列的是（　　） A．X射线、紫外线、可见光、红外线 B．X射线、紫外线、红外线、可见光 C．紫外线、红外线、可见光、X射线 D．可见光、红外线、X射线、紫外线 【答案】A 【详解】电磁波的波长顺序由短到长排列的是：X射线、紫外线、可见光、红外线。 故选A。 3．用于杀菌消毒的紫外线、用于通信的无线电波、用于检验金属内部缺陷的射线，它们的频率分别为，它们的频率大小关系是（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据电磁波谱可知，无线电波频率最小、用于检验金属内部缺陷的射线频率最大，即。 故选B。 4．“中国天眼”是世界最大的单口径射电望远镜，能接受来自宇宙深处的电磁波，帮助人类探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场 B．不同电磁波在真空中传播速度不同 C．电磁波不能在水中传播 D．微波炉加热食物是利用了红外线的热效应 【答案】A 【详解】A．根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，故A正确； B．电磁波在不同介质中的传播速度不同，但在真空中传播的速度均等于光速，故B错误； C．电磁波传播不需要介质，可以在水中传播，故C错误； D．微波炉加热食物是利用微波的频率与水分子的固有频率相近，从而使水分子产生共振，剧烈振动产生热量，达到加热食物的目的，故D错误。 故选A。 5．采用分体式位移传感器测量时，实验装置如图（b）所示，发射器安装在小车上，接收器固定在导轨底端。位移传感器通过发射红外线和超声波进行测量，并绘制出小车的图线，如图（c）所示。 (1)红外线属于 和 ，超声波属于 和 。 （选填A．横波B．纵波C．机械波D．电磁波） (2)当小车滑向接收器时，理论上接收器接收到的超声波波长应 ，频率应 。（选填A．变大、B．变小、C． 不变） (3)根据实验数据，论证0.45s-0.65s之间，小车的运动是否为匀加速直线运动。 【答案】(1) A D B C (2) B A (3)见解析 【详解】（1）红外线属于横波和电磁波，故选A和D。超声波属于纵波和机械波，故选B和C。 （2）当小车滑向接收器时，根据多普勒效应可知接收器接收到的超声波波长变小，故选B；频率变大，故选A。 （3）根据实验数据可知0.45s-0.65s之间，相邻计数点的时间间隔T相同，且为 T=0.05sx轴坐标依次为 x1=61.7cm，x2=58.6cm，x3=55.1cm，x4=51.2cm，x5=46.9cm 相邻计数点间的位移大小为 s1=x1-x2=61.7cm-58.6cm=3.1cm s2=x2-x3=58.6cm-55.1cm=3.5cm s3=x3-x4=55.1cm-51.2cm=3.9cm s4=x4-x5=51.2cm-46.9cm=4.3cm 相邻相等时间内的位移之差为 s2-s1=3.5cm-3.1cm=0.4cm s3-s2=3.9cm-3.5cm=0.4cm s4-s3=4.3cm-3.9cm=0.4cm 可见在误差允许的范围内，可认为相邻的相等时间间隔内的位移差恒定，故在0.45s-0.65s之间，小车的运动是匀加速直线运动。 6．自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射．热辐射具有如下特点： （1）辐射的能量中包含各种波长的电磁波； （2）物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大； （3）在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同．处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其它物体辐射的电磁能量．如果它处在平衡状态，则能量保持不变．若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体．单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体热力学温度的4次方成正比，即 ，其中δ是常量．在下面问题中，把研究对象都简单看作黑体．有关数据及数学公式如下：太阳半径 ，太阳表面温度T,火星半径r；球面积 ，其中R为球半径．已知光速为c．求 （1）太阳辐射能量的极大多数集中在波长为 范围内，求相应的频率范围． （2）t 时间内从太阳表面辐射的总能量为多少？ （3）火星接收到来自太阳的辐射可以看作在相同的距离下太阳光垂直射到表面积为πr2的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的n倍，忽略其它天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度T0． 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）由 可得λ1对应的频率为 λ2对应的频率为 所以相应的频率范围是 （2）太阳的辐射功率为 则t时间内太阳辐射的能量为 （3）太阳的能量辐射到半径为nRs的球上时，球上单位面积辐射密度为 照射在火星上的能量与火星辐射能量相等，即 解得 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 4. 电磁波谱 【知识梳理】 1 一、 电磁波谱 1 二、 电磁波的特性及应用 1 【重难探究】 2 探究1 　探究无线电波 2 探究2 探究红外线 4 探究3 探究可见光 6 探究4 探究紫外线 8 【课堂自测·基础练】 10 【素养进阶·提升练】 18 【知识梳理】 知识点1 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，不同的电磁波由于具有不同的波长(频率)，具有不同的特性 知识点2 电磁波的特性及应用 1、无线电波：波长大于1 mm(频率低于300 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。 无线电波的波段划分 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5～370_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。 6、不同电磁波的特性及应用 电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 频率和真空中的波长 由左向右，频率变化为由低到高，波长变化为由长到短 特性 波动性强 热效应强 感光性强 化学作用、荧光效应强 穿透力强 穿透力最强 用途 通信、广播、天体物理研究 遥控、遥测、遥测、加热、红外摄像、红外制导 照明、照相等 杀菌、防伪、治疗皮肤病等 检查、探测、透视 探测、治疗 【重难探究】 探究1 　探究无线电波 【探究导入】 每天早晨，我们打开收音机收听新闻，手机接收信号进行通话，天气预报中雷达图像显示降雨区域，这些都离不开无线电波的应用。无线电波看不见摸不着，却广泛存在于我们的生活中，支撑着现代通信与探测技术。 问题 1.为什么收音机和手机不需要连接导线就能接收到信息？ 提示：收音机和手机内部都有接收装置，能够捕捉空中传播的无线电波。广播电台和移动基站将声音或数据信息加载到高频电磁波上发射出去，这些电磁波在空间传播，被接收设备捕获并还原成原始信息，实现无线通信。 问题2： 雷达如何利用无线电波确定飞机的位置？ 提示：电磁波遇到障碍物会发生反射，雷达发射短脉冲无线电波，遇到目标（如飞机）后反射回来，接收装置记录回波时间，根据电磁波传播速度，可计算距离：。结合天线方向，即可确定目标位置。 问题3： 为什么雷达通常使用微波而不是长波无线电波？ 提示： 波长短的电磁波衍射现象不明显，方向性强，能量集中，有利于精确定位。微波波长较短，适合用于雷达测距和定向，而长波易发生衍射，传播方向发散，不利于定位。 问题4： 天文学家不用光学望远镜，而用射电望远镜研究天体，这是基于什么原理？ 提示：许多天体（如星云、脉冲星）会自然辐射无线电波，射电望远镜通过接收这些来自宇宙的无线电波，分析其强度、频率和来源方向，研究天体的物理状态和演化过程，弥补光学观测的局限。 【探究归纳】 1. 波长大于1 mm（频率低于300 GHz）的电磁波称为无线电波。 2. 无线电波按波长（频率）划分为不同波段，各波段传播特点和用途不同。 3. 无线电波广泛用于通信、广播、雷达和信号传输。 4. 雷达利用电磁波的反射特性测定物体位置，通常使用微波波段。 5. 射电望远镜接收天体辐射的无线电波，用于天体物理研究。 【典例赏析】 [例1]　神舟十九号乘组航天员蔡旭哲、宋令东于2025年3月21日完成约7小时的出舱活动，并将出舱活动视频通过无线电波传输回地面控制中心。太空视为真空环境，下列说法正确的是（　　） A．该无线电波不能被人眼看见 B．该无线电波可以用恒定电场进行激发 C．该无线电波可用于杀菌 D．航天员也可以选择用超声波与控制中心通讯 　【针对训练】 1Wi-Fi是人们使用频繁的通信技术，它主要利用频率为左右的无线电波进行传输信号。已知可见光的频率范围为，下列说法正确的是（　　） A．Wi-Fi使用的无线电波是纵波 B．Wi-Fi使用的无线电波具有能量，是一种客观存在的物质 C．Wi-Fi技术属于短距离无线电技术，其无线电波波长比可见光波长短 D．Wi-Fi使用的无线电波不会发生多普勒效应 2．多选题）蓝牙能在包括移动电话、无线耳机、笔记本电脑等设备之间进行短距离无线信息交换，其使用的是2.400GHz~2.485GHz频段的无线电波。下列说法正确的是（　　） A．该无线电波比红外线的波长更长 B．该频段无线电波是纵波 C．该频段的无线电波可在水中传播 D．蓝牙信号“穿墙”时，在墙壁中的传播速率大于3×108m/s 探究2 探究红外线 【探究导入】 情境探究 冬天夜晚，人们在户外活动时，即使没有灯光，某些设备仍能清晰“看见”人的轮廓。例如，消防员使用热像仪在浓烟中寻找被困人员，安保人员用夜视仪在黑暗中监控区域。这些设备并不依赖可见光，而是通过探测人体散发的某种辐射来成像。这种辐射看不见，却能反映物体的温度信息。 问题 1. 为什么在完全黑暗的环境中，某些仪器仍能“看到”人或动物？ 提示： 在黑暗中无法用肉眼看见物体，但人体会持续向外发射红外线。红外探测器能接收这种辐射，并将其转化为电信号，再通过电子电路处理形成图像，从而实现“夜视”。这说明存在一种不依赖可见光的成像方式。 2： 所有物体都在发射这种看不见的辐射吗？ 提示：实验表明，无论物体温度高低，只要其温度高于绝对零度，就会发射红外线。因此，所有物体都在不断发射红外辐射，这是物质热运动的必然结果。 3： 热物体和冷物体发出的这种辐射有什么不同？ 提示：温度越高的物体，其分子热运动越剧烈，发射的红外线越强。因此，热物体比冷物体辐射更强的红外线，探测器接收到的信号也更强，从而可以区分不同温度的物体。 4： 如何利用这种辐射进行远距离温度测量或环境监测？ 提示： 通过灵敏的红外探测器接收远处物体发出的红外线，结合电子信号处理技术，可以获得物体的形状、温度分布等信息。这种技术被称为红外遥感，广泛应用于气象、地质和军事领域。 【探究归纳】 1. 红外线的波长比无线电波短，比可见光长。 2. 所有物体都发射红外线。 3. 热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。 4. 红外探测器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射。 5. 人体也在发射红外线，体温越高，发射的红外线越强。 [例2]二氧化碳对波长较长的电磁辐射（如红外线）有较强的吸收作用，而对波长较短的电磁辐射（如可见光）的吸收作用较弱。阳光中多种波长的电磁辐射透过大气照到地球表面，使地面升温，而地面的热辐射是波长较长的电磁辐射，它不容易透过大气中的二氧化碳，于是大气温度上升。大气中二氧化碳的作用像暖房的玻璃一样：太阳的热辐射容易进来，地面的热辐射却不易出去。这种效应叫“温室效应”。二氧化碳是一种重要的“温室气体”。温室效应使得大气的温度不致太低，昼夜温差不致太大，各种生物能够繁衍生息。然而，近年来由于人类的活动，大气中的二氧化碳含量增加，温室效应加剧，这是全球变暖的重要原因。根据上述观点及你所掌握的其它信息，判断下列说法正确的是（　　） A．红外线具有明显的热效应是因为其频率大于可见光的频率 B．温室效应是指二氧化碳对可见光吸收较弱，大量的可见光照射到地面，导致地球温度升高 C．在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量的二氧化碳，温室效应显著，当时地球的气温很高 D．由于现代工业大量燃烧煤炭、石油等燃料，燃烧过程放出大量热，导致地球温度升高，气候变暖。 【针对训练】 3疫情期间使用的额枪测温计是因为（　　） 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．X射线的很强的贯穿力 D．红外线具有显著的热效应‍ 4．下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．校园食堂消毒餐具柜是利用紫外线的热效应来杀菌消毒的 B．红外线的波长比可见光短，比无线电波长 C．手机连接蓝牙音响后，Wi-Fi上网速度会受到影响，是因为Wi-Fi和蓝牙使用了相同频段的无线电波 D．电磁波在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相平行，且均与波的传播方向垂直 探究3 探究可见光 【探究导入】 情境探究 清晨阳光透过窗户洒进教室，地面上呈现出五彩斑斓的光影。雨后天空中偶尔出现的彩虹，由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色有序排列而成。这些生活中常见的现象都与光的颜色有关。我们能看到物体的颜色，是因为有光进入眼睛并引起视觉反应。 问题 1.为什么阳光看起来是白色的，却能在雨后形成七彩的彩虹？ 提示 阳光看似白色，实际上是由多种不同颜色的光混合而成。当阳光穿过雨滴时，发生折射和反射，不同颜色的光因波长不同而偏折程度不同，从而被分开形成彩虹，说明白光是多种色光的组合 2： 不同颜色的光在本质上有什么区别？ 提示 不同颜色的光对应不同的波长（或频率）。例如红光波长较长，接近760 nm，而紫光波长较短，接近400 nm。颜色的差异本质上是电磁波波长不同的表现。 3： 人眼能看到的所有颜色光都有相同的波长吗？ 提示 人眼能感知的颜色对应特定波长范围的电磁波。表中数据显示，各色光在真空中波长分布在400～760 nm之间，超出此范围的光无法引起视觉效应 4： 如果某种光的波长小于400 nm，人眼还能看到吗？ 提示 波长小于400 nm的光属于紫外线，大于760 nm的属于红外线，它们都不能引起人眼的视觉反应，因此不属于可见光，人眼无法看到。 【探究归纳】 1. 能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波称为可见光。 2. 可见光的波长范围为400～760 nm。 3. 不同波长的单色光表现为不同的颜色。 4. 白光是由各种色光组合而成的复合光。 【例3】人类一直没有停止对太空文明的探索，《三体》就是对地外文明哲学思考的一部科幻作品。某次探索地外文明时要向某星云发射波长为21cm的电磁波。下列关于该电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波是横波 B．电磁波只能在真空中传播 C．电磁波在真空中的传播速度大小为 D．该电磁波相比于可见光更不容易发生衍射 【针对训练】 5.声波和电磁波均可传递信息，且都具有波的特征。下列说法正确的是（　　） A．电吉他、电子琴发出的都是电磁波 B．声波和电磁波都能引起鼓膜振动 C．电磁波都不能被人看见，声波都能被人听见 D．在空气中，电磁波的传播速度大于声波的传播速度 6．（多选题）关于光的下列说法正确的是（　　） A．一切光都可以发生干涉和衍射现象 B．光的偏振现象说明光是一种横波 C．红外线比可见光的能量大，可以灭菌消毒 D．紫外线比可见光的波长大 探究4 探究紫外线 【探究导入】 情境探究 夏天外出时，人们常常涂抹防晒霜来防止晒伤。阳光中的紫外线较强时，皮肤会发红甚至脱皮，而医院中也常用紫外线灯对器械进行消毒。此外，一些银行票据在验钞机下会发出蓝紫色的光，这些现象都与紫外线有关。 问题 1. 为什么人眼看不到紫外线，但它却能对皮肤和细胞产生明显作用？ 提示 人眼只能感知波长在380～760 nm之间的可见光，而紫外线波长在5～370 nm之间，低于可见光范围，因此无法被视网膜感知。但由于其波长更短，根据光子能量公式，频率越高能量越大，故紫外线光子能量较高，能引发分子结构变化，从而影响生物组织。 2 紫外线为何能用于灭菌消毒？这与其能量特性有何关系？ 提示 高能量的紫外线可破坏细菌和病毒细胞核中的DNA或RNA结构，使其失去繁殖能力，达到灭菌效果。这说明电磁波不仅传递能量，还能通过能量作用改变物质内部结构。 3 太阳光中的紫外线对人体有哪些利弊？ 提示适量紫外线照射能促进体内维生素D合成，帮助钙吸收，有益健康；但过量照射会损伤角膜、引发白内障，并导致皮肤老化甚至癌变。 4某些物质在紫外线下发光，这一现象说明了什么物理原理？ 提示 物质吸收紫外线后电子跃迁至高能级，回落时以可见光形式释放能量，产生荧光。这一特性可用于防伪标记设计，说明不同物质对紫外线有特定响应。 【探究归纳】 1. 紫外线是波长范围为5～370 nm的电磁波，人眼无法看见。 2. 紫外线具有较高能量，能破坏细胞核中的物质，可用于灭菌消毒。 3. 适量紫外线照射有助于人体钙的吸收，改善健康；过强则伤害眼睛和皮肤。 4. 许多物质在紫外线照射下会发出荧光，可应用于防伪技术。 【例4】（多选题）下列说法正确的是（　　） A．电场和磁场都是假想的，不是客观存在的物质 B．电场线和磁感线是可以形象描述场的强弱和方向的假想的曲线 C．一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关 D．红外线可以消毒，紫外线可以用来加热理疗 【针对训练】 7.（多选题）如图所示，热反射玻璃一般是在玻璃表面镀一层或多层诸如铬、钛或不锈钢等金属或其化合物组成的薄膜，使产品呈现丰富的色彩，对于可见光有适当的透射率，对红外线有较高的反射率，对紫外线有较高的吸收率，因此，也称为阳光控制玻璃，主要用于建筑和玻璃幕墙，其透视方向由光的强度决定。当室外比室内明亮时，单向透视玻璃与普通镜子相似，室外看不到室内的景物，但室内可以看清室外的景物。而当室外比室内昏暗时，室外可看到室内的景物，且室内也能看到室外的景物，其清晰程度取决于室外光照的强弱。根据以上信息和你所学过的物理知识判断，下列说法中正确的是（　　） A．热反射玻璃可以有效地阻止过强紫外线对人体的伤害 B．热反射玻璃应该具有保温隔热作用 C．热反射玻璃和普通玻璃一样，能有效地减弱噪声 D．热反射玻璃的单向透视性不遵从光路可逆性 8．下列说法正确的是（　　） A．赫兹预言了电磁波，麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 B．电场和磁场都是客观存在的物质 C．变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围也一定产生变化的电场 D．红外线、可见光、紫外线、超声波都是电磁波 【课堂自测·基础练】 1．下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．使高频载波的振幅或频率随信号而改变的过程叫解调 B．医院里常用紫外线照射对病房和手术室进行消毒 C．红外线应用在探测技术中，是利用了它穿透本领强的特性 D．紫外线是波长比可见光波长还短的电磁波，可以用来加热理疗 2．关于电磁波谱，下列说法正确的是（　　） A．红外体温计的工作原理是人的体温越高，发射的红外线越强，有时物体温度较低，不发射红外线，导致无法使用 B．紫外线的频率比可见光低，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可能损害健康 C．卫星通信、电视等的信号传输一般用长波 D．手机通信使用的是无线电波，其波长较长 3．从外太空来到地球的宇宙线，以原子核为主，还包括少量的正、负电子和γ射线，γ射线在天文探测方面有着独特优势和特殊意义，但由于数量极少，很难直接测量。当高能γ射线进入大气后，立即和大气层中的气体作用而产生各种次级粒子。观测站的粒子探测器需要将更多的次级粒子记录下来，进而反推γ射线进入大气层顶部时的信息。结合所学知识，判断下列说法正确的是（　　） A．观测站的粒子探测器直接探测到来自宇宙的γ射线 B．观测站建在海拔低处比在海拔高处能记录到更多次级粒子 C．γ射线是高频电磁波，能量越高，传播速度越大 D．γ射线在星系间传播时，运动不受星系磁场的影响，可以方便追溯到源头 4．（多选题）关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A．无线电波广泛应用于通信和广播 B．红外线探测器能探测出物体的红外辐射 C．适量的紫外线照射，对人体健康有益 D．因为γ射线穿透能力弱，不可用来检查金属内部伤痕 5．（多选题）下列关于电磁现象和电磁波的叙述中，正确的是（　　） A．电磁波在空间中传播时传播速度与所处介质有关 B．麦克斯韦发现了电磁感应现象并证实了相关理论 C．电磁波是一种传播方向和振动方向相互垂直的波 D．X射线一般可用于安检、医疗透视以及杀菌消毒 6．（多选题）2025年4月，我国自主研发的歼—10C等战机亮相于埃及，参加中埃“文明之鹰—2025”空军联合训练，歼—10C战机装备的机载有源相控阵雷达（AESA）发射的电磁波频率为，，属于微波，最大探测距离，光速。则关于机载雷达发射的电磁波，下列说法正确的是（　　） A．该电磁波的传播速度小于光的传播速度 B．该电磁波的波长为 C．该电磁波的波长比可见光长 D．该电磁波的频率比可见光高 7．（多选题）在抗击新冠肺炎疫情的战役中，为了发现高危人群中的疑似病人，通常利用红外线测量人体的温度。关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A．红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最长 B．红外线的显著作用是热效应，温度较低的物体不能辐射红外线 C．X射线片可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞 D．物体做受迫振动时，其振动频率等于驱动力的频率 8．（多选题）电磁波在科学技术上有很多应用，以下解释正确的是（　　） A．验钞机利用的是γ射线的荧光效应 B．X光透视利用的是X射线的穿透作用 C．工业上的金属探伤利用的是紫外线具有极强的穿透能力 D．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点 9．（多选题）如图所示是自然界的一颗“磁星”，“磁星”（Magnetar）是中子星的一种，拥有极强的磁场，通过磁场的衰减，使之能源源不绝地释放出以X射线及γ射线为主的高能量电磁辐射，下列说法正确的是（　　） A．X射线属于无线电波 B．X射线的频率小于γ射线的频率 C．X射线常用于消毒杀菌 D．γ射线可以摧毁病变的细胞 10.（多选题）无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线，都是电磁波。按电磁波的波长或频率顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。不同的电磁波由于具有不同的波长（或频率），因此具有不同的特性，下列有关说法正确的是（   ） A．无线电波可以用于广播及其他信号的传输 B．红外线可以灭菌消毒，促进人体对钙的吸收 C．紫外线照射会使物质发出荧光，这是夜视仪工作的基础 D．射线具有很强的穿透本领，机场安检时能探测到箱内的物品 11.（多选题）关于电磁波谱及对一些应用的解释，下列说法中正确的是（　　） 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．紫外验钞机是利用紫外线的化学作用 C．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点 D．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高 故选ACD 【素养进阶·提升练】 1．500米口径球面射电望远镜（简称FAST），是中国科学院国家天文台的一座射电望远镜，若其工作频率范围是，那么它观测到的电磁波最短波长约为（　　） A．0.1m B．1m C．4m D．40m 2．电磁波谱是指电磁波的频率和波长范围，包括了从无线电波到伽马射线的整个频谱范围。电磁波谱在现代科学技术中起着极其重要的作用，广泛应用于通信、医疗、能源、环境监测等各个领域。根据电磁波谱，下列选项中电磁波的波长顺序由短到长排列的是（　　） A．X射线、紫外线、可见光、红外线 B．X射线、紫外线、红外线、可见光 C．紫外线、红外线、可见光、X射线 D．可见光、红外线、X射线、紫外线 3．用于杀菌消毒的紫外线、用于通信的无线电波、用于检验金属内部缺陷的射线，它们的频率分别为，它们的频率大小关系是（    ） A． B． C． D． 4．“中国天眼”是世界最大的单口径射电望远镜，能接受来自宇宙深处的电磁波，帮助人类探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场 B．不同电磁波在真空中传播速度不同 C．电磁波不能在水中传播 D．微波炉加热食物是利用了红外线的热效应 5．采用分体式位移传感器测量时，实验装置如图（b）所示，发射器安装在小车上，接收器固定在导轨底端。位移传感器通过发射红外线和超声波进行测量，并绘制出小车的图线，如图（c）所示。 (1)红外线属于 和 ，超声波属于 和 。 （选填A．横波B．纵波C．机械波D．电磁波） (2)当小车滑向接收器时，理论上接收器接收到的超声波波长应 ，频率应 。（选填A．变大、B．变小、C． 不变） (3)根据实验数据，论证0.45s-0.65s之间，小车的运动是否为匀加速直线运动。 6．自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射．热辐射具有如下特点： （1）辐射的能量中包含各种波长的电磁波； （2）物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大； （3）在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同．处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其它物体辐射的电磁能量．如果它处在平衡状态，则能量保持不变．若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体．单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体热力学温度的4次方成正比，即 ，其中δ是常量．在下面问题中，把研究对象都简单看作黑体．有关数据及数学公式如下：太阳半径 ，太阳表面温度T,火星半径r；球面积 ，其中R为球半径．已知光速为c．求 （1）太阳辐射能量的极大多数集中在波长为 范围内，求相应的频率范围． （2）t 时间内从太阳表面辐射的总能量为多少？ （3）火星接收到来自太阳的辐射可以看作在相同的距离下太阳光垂直射到表面积为πr2的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的n倍，忽略其它天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度T0． 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $