14.4电磁波与信息化社会-14.5电磁波谱ppt课件（人教版高中物理选修3-4）

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1、第十四章 电磁波,4 电磁波与信息化社会,5 电磁波谱,学习目标,1.了解电磁波的应用在科技、经济、社会发展中的作用； 2.了解电视、雷达、移动电话、因特网的基本原理； 3.认识电磁波谱，知道电磁波是一个很大的家族； 4.了解电磁波各波段的特点和主要用途,1.电磁波传输途径及特点 (1)电磁波可以通过无线传输，也可以通过有线传输； (2)电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大.光的频率比无线电波的频率高得多，因此光缆可以传递大量信息。,一、电磁波的传输途径与特点,无线传输,有线传输,电磁波,电缆、光缆,方式,电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大,例1.卫星定位系统在日常生活中有广泛

2、的应用，定位时，接收器需要获得卫星发送的信号卫星发送的是（） A电流 B电磁波 C声波 D电子,B,电视信号的发射，如图所示： 用话筒把声音信号转换成音频电信号，用摄像机把图像信号转换成视频电信号，但音频、视频电信号不能直接发射出去.由载波发生器产生高频电磁波，通过调制器把音频、视频电信号加载到高频电磁波上.最后通过天线把载有音频、视频电信号的电磁波发射出去。,二、电磁波的应用,电视,电视信号的接收，如图所示： 接收机收到高频电磁波以后，利用电视机的调谐器选出我们所需要的某一频率的电磁波，再从高频电信号中取出音频、视频电信号，音频电信号经放大后送到扬声器，转换成声音;视频电信号送到显像设备，转

3、换成图像。,视觉暂留，使人观察到电视的活动图像 人眼观察物体时，若将物体移去，眼睛的视神经对物体的印象并不能立即消失，而要延续0.1s的时间，这种生理现象叫做视觉暂留。由于电视每秒传送25张画面，所以人看电视时，前一张画面的印象尚未消失，后一张画面已出现在荧光屏上，从而产生电视图像连续活动的感觉。,例2.下列说法正确的是（ ） A摄像机实际上是将光信号转变为电信号的装置 B电视接收机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置 C由于画面更换迅速和视觉暂留现象使人们看到的是活动的图象 D电视机接收到的画面是连续的,ABC,1.构造：雷达一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置(显示器)、电源、用

4、于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成，如图所示：,雷达,2.工作原理 利用电磁波遇到障碍物会发生反射的特性来确定目标物体的位置.,3.特点 (1)雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端； (2)雷达使用的无线电波是直线性好、反射性能强的微波波段; (3)雷达发射的是不连续的无线电波，即脉冲，每次发射时间小于1，两次发射的时间间隔约为0.1ms; (4)障碍物的距离等情况都由显示器直接显示出来。,4.应用 可以用于探测飞机、导弹等军事目标，也可以用于导航，在天文学上可以用于研究星体，在气象上可以用于探测台风、雷雨、乌云等。,车载雷达,预警雷达,对海搜索雷达,利用雷达进行天

5、气预报,云、雨的移动风方向,由云、雨等气象目标反射回来的电磁波,雷达发射的电磁脉冲波,雷达,5.雷达侦察问题的解决方法 (1)当反射波形与发射波形之间的时间间隔等于发射脉冲的时间间隔时，雷达的侦察距离最大，x=c t 2 ； (2)确定被测物体位置的方法：已知无线电波的传播速度为c，测出从发射无线电波脉冲到接收到反射回来的无线电波的时间t，就可以由公式 2s=ct 确定与被测物体的距离，再根据无线电波的方向和仰角，便可以确定被测物体的位置了.,(3)要增大雷达的最大侦察距离，必须相应地延长发射脉冲的时间间隔，即减少每秒发射的脉冲数； (4)因电磁波在传播过程中不可避免地要损失能量，因此要提高雷

6、达的侦察能力，增大最大侦察距离，最根本的还在于提高雷达的发射功率。,例3.关于雷达，下列说法中正确的是（） A雷达是早在发现电磁波之前就有的设备 B雷达是利用电磁波能产生折射的特性工作的 C雷达可用来发现飞机、舰艇，探测台风、雷雨 D雷达在能见度低的黑夜将无法使用,C,例4.（多选）目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内下列关于雷达和电磁波说法正确的是（ ） A真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m之间 B电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的 C测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离 D波长越短的电磁波，反射性能越强,AC

7、D,变式.（多选）关于雷达的特点，下列说法正确的是（ ） A雷达所用无线电波的波长比短波更短 B雷达只有连续发射无线电波，才能发现目标 C雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离 D雷达在能见度低的黑夜将无法使用,AC,移动 电话,特点：手持移动电话的体积很小，发射功率不大。它的天线也很简单，灵敏度不高。,电磁波接收器:,电磁波发射器:,它将用户的声音转变为高频电信号发射到空中,捕捉空中的电磁波，使用户接收到通话和对方送来的信息.,移动电话,因此，手机通话时要靠强大的固定无线电台转接。这种固定的无线电台叫做基站。城市高大建筑物上、农村有的山头上，常常可以看到移动通信基站的天线。,例5.(多选）关

8、于移动电话，下列说法中正确的是（ ） A随身携带的移动电话（手机）内，只有无线电接收装置，没有无线电发射装置 B随身携带的移动电话（手机）内，既有无线电接收装置，又有无线电发射装置 C两个携带手机的人，必须通过固定的基地台转接，才能相互通话 D两个携带手机的人如果离得较近，不需要基地台，可以直接相互通话,BC,因特网是世界上最大的计算机互联网，可以在网上看电影、聊天购物、答查阅各种资料，进行远程教学、远程医疗，也可进行网上会议。,因特网,按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱。电磁根波谱按波长由大到小(频率由小到大)的顺序，依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、

9、射线，如图所示：,三、电磁波谱,波长减小，频率增加,特别提醒： 1.从无线电波到 射线都是本质相同的电磁波。遵循共同的规律，但因波长(或频率)不同又表现出不同的特点。 2.电磁波谱中的各部分没有严格的分界线。无线电波的微波部分和 红外线的一部分重叠，紫外线和X射线的一部分重叠，射线和X射线的一部分重叠。,例6.根据电磁波谱，选出下列各组电磁波，其中频率互相交错重叠，且波长顺序由短到长排列的是（） A微波、红外线、紫外线 B射线、X射线、紫外线 C紫外线、红外线、无线电波 D紫外线、X射线、射线,B,（1）无线电波,波长大于1mm,频率小于300000MHz,分为：长波、中波、短波和微波,主要用

10、于无线电通讯和广播。,四、波长不同的电磁波的特点及应用,（2）红外线,波长比无线电波短，比可见光长。,所有的物体都在不停地发射红外线。（温度越高，辐射能力越强）,主要用于遥感、加热。,应用： 红外体温计、红外夜视议、红外摄影、红外遥感技术等。,红外线遥感地图,红外线的应用,美军在夜间对阿富汗塔利班采取军事行动,夜视镜下的现代战争！,（3）可见光,波长在700nm400nm进入人眼能引起视觉的电磁波叫可见光。,分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光。,波长较短的光比波长较长的光更容易被散射，大气对波长较短的光吸收也较强。,（频率4.310147.51014Hz),可见光光谱中的紫光外侧是紫外线，紫

11、外线也是不可见光. 其波长比紫光还短，波长范围在5nm到370nm之间。,有较高的能量。,可用于灭菌消毒，荧光效应，促进钙吸收，主要是化学作用。,频率：7.510146.01016Hz,（4）紫外线,紫外线的应用,注意:消毒灯、验钞机灯看起来是淡蓝色的。这不是紫外线。 紫外线看不见。 消毒灯、验钞机灯除发出紫外线外，还发出少量紫光和蓝光。,（5）X射线（伦琴射线）,波长比紫外线更短。,有比紫外线更高的能量。,有较强的穿透作用，可用于透视、检查金属内部缺陷。 X射线对生命物质有较强的作用，过量照射会引起生命体的病变。,X射线照射下的鱼,X射线照射下的手,（6）射线, 射线是波长最短的电磁波， 频

12、率非常高，有很高的能量。, 射线能破坏生命物质，在医学上可以用来治疗癌症;, 射线有很强的穿透作用，可用于检查金属内部缺陷。,例7.（多选）下列关于电磁波谱各成员的说法正确的是（ ） A最容易发生衍射现象的是无线电波 B紫外线有明显的热效应 CX射线穿透能力较强，所以可用来做检查工件 D晴朗的天空看起来是蓝色是光散射的结果,ACD,例8.（多选）在下列说法中符合实际的是（） A医院里常用X射线对病房和手术室消毒 B医院里常用紫外线对病房和手术室消毒 C在人造卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力 D在人造卫星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,BD,例9.下面列

13、出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上 （1）X光机 ； （2）紫外线灯 ； （3）理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合较好这里的“神灯”是利用了 A光的全反射； B紫外线具有很强的荧光作用； C紫外线具有杀菌消毒作用； DX射线的很强的贯穿力； E红外线具有显著的热作用； F红外线波长较长易发生衍射,D,C,E,1.共同点 (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=f，它们在真空中的传播速度都是 c=3108 m/s。 (3)它们的传播都不需要介质。 (4)它

14、们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。,五、各种电磁波的共性与区别,2.不同点 (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，在不同介质中传播速度不同.不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大，折射率越大，速度越小。 (3)它们的产生机理不同：,(4)它们的用途不同：,例10.以下关于红外线和紫外线描述正确的是（ ） A车站安检口使用红外线对行李包进行检测 B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 C电视机的遥控利用的是紫外线 D紫外线可使人民币上的荧光物质发光,BD,拓展电磁波是一种物质,电磁场具有能量，电磁波是一种物质，是物质存在的一种形式。,拓展太阳辐射中的电磁波,能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域内。,Thank You !,