2018版高中物理 第6章 電磁波與信息時(shí)代 第1節(jié) 電磁波載息傳萬(wàn)里學(xué)案 魯科版選修1 -1.doc

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第1節(jié)　電磁波載息傳萬(wàn)里 學(xué)　習(xí)　目　標(biāo) 知　識(shí)　脈　絡(luò) 1.知道電磁波可分為γ射線、X射線、紫外線、可見(jiàn)光、紅外線和無(wú)線電波．知道無(wú)線電波的波長(zhǎng)范圍．(重點(diǎn)) 2.知道無(wú)線電波的三種傳播方式，即地波、天波和空間波傳播，了解三種傳播方式的不同特點(diǎn)．(重點(diǎn)、難點(diǎn)) 3.了解并能列舉無(wú)線電波的常見(jiàn)應(yīng)用． 4.知道電磁輻射的危害性. 　　　　電 磁 波 譜 1．把電磁波按波長(zhǎng)(或頻率)按照一定順序排列成的譜線稱為電磁波譜． 2．波長(zhǎng)和頻率是描述電磁波的兩個(gè)基本物理量，對(duì)某一電磁波兩者成反比． 3．按照波長(zhǎng)由小到大的順序排列，電磁波可分為γ射線、X射線、紫外線、可見(jiàn)光、紅外線和無(wú)線電波．可見(jiàn)光只占電磁波譜中很小的一部分． 4．無(wú)線電波：在電磁波譜中，波長(zhǎng)大于1_mm范圍屬于無(wú)線電波．無(wú)線電波按其波長(zhǎng)由小到大又可分為微波(波長(zhǎng)10－3～10 m)、短波(波長(zhǎng)10～50 m)、中短波(波長(zhǎng)50～200 m)、中波(波長(zhǎng)200～3 000 m)和長(zhǎng)波(波長(zhǎng)3 000～30 000 m)． 1．在電磁波家族中，γ射線的頻率最高．(√) 2．電磁波是看不見(jiàn)的，可見(jiàn)光不屬于電磁波．() 3．紅外線的波長(zhǎng)大于紫外線的波長(zhǎng)．(√) 紅外體溫計(jì)不與人體接觸就能測(cè)體溫，為什么？ 【提示】　一切物體都在不停地輻射紅外線，且溫度越高，輻射的紅外線越強(qiáng)，人體當(dāng)然也是這樣，這就是紅外體溫計(jì)的原理，因此，紅外體溫計(jì)不與人體接觸就可測(cè)體溫． 1．定義 物理學(xué)中把電磁波按波長(zhǎng)(或頻率)按照一定的順序排列成的譜線稱為電磁波譜． 2．按波長(zhǎng)由小到大的順序：γ射線、X射線、紫外線，可見(jiàn)光、紅外線、無(wú)線電波． 3．產(chǎn)生機(jī)理 (1)無(wú)線電波：振蕩電路中自由電子的周期性運(yùn)動(dòng) (2)紅外線：原子外層電子受到激發(fā) (3)可見(jiàn)光：原子外層電子受到激發(fā) (4)紫外線：原子外層電子受到激發(fā) (5)X射線：原子內(nèi)層電子受到激發(fā) (6)γ射線：原子核受到激發(fā) 4．特征 (1)波速：任何電磁波在真空中傳播的速度都等于光速c＝3108 m/s，在其他介質(zhì)中的波速小于3108 m/s. (2)波長(zhǎng)：電磁波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離． (3)頻率：電磁波從一種介質(zhì)傳到另一種介質(zhì)，頻率不變． (4)波長(zhǎng)、頻率、波速的關(guān)系：v＝λf，即電磁波的波速一定時(shí)，頻率與波長(zhǎng)成反比． 1．按頻率由大到小的順序，下列排列正確的是(　　) A．γ射線→X射線→紫外線→紅外線→可見(jiàn)光→無(wú)線電波 B．無(wú)線電波→紫外線→可見(jiàn)光→紅外線→γ射線→X射線 C．紅外線→可見(jiàn)光→紫外線→X射線→γ射線→無(wú)線電波 D．γ射線→X射線→紫外線→可見(jiàn)光→紅外線→無(wú)線電波 【解析】　對(duì)同一電磁波，其波長(zhǎng)和頻率成反比，按波長(zhǎng)由小到大或按頻率由大到小的順序均為：γ射線→X射線→紫外線→可見(jiàn)光→紅外線→無(wú)線電波，故選項(xiàng)D正確． 【答案】　D 2．關(guān)于電磁波的說(shuō)法中，正確的是(　　) A．不同頻率的電磁波在真空中的傳播速度不同 B．不同頻率的電磁波波長(zhǎng)不同 C．頻率高的電磁波其波長(zhǎng)較長(zhǎng) D．電磁波的頻率由接收電路的接收裝置決定 【解析】　電磁波的頻率由發(fā)射電路的發(fā)射裝置決定，D錯(cuò)誤．不同頻率的電磁波在真空中的傳播速度是相同的，都等于光速c＝3108 m/s，故A錯(cuò)誤．由v＝λf得，頻率不同的電磁波，波長(zhǎng)也不同，B正確，且頻率與波長(zhǎng)成反比，C錯(cuò)誤． 【答案】　B 3．下列說(shuō)法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18152120】 A．頻率越高的電磁波傳播速度越大 B．波長(zhǎng)越短的電磁波傳播速度越大 C．頻率越高的電磁波，波長(zhǎng)越短 D．波長(zhǎng)不同的電磁波，頻率不同，因此速度不同 【解析】　電磁波在真空中的傳播速度與頻率和波長(zhǎng)均無(wú)關(guān)，A、B、D均錯(cuò)誤，電磁波的頻率和波長(zhǎng)成反比，C正確． 【答案】　C 無(wú)線電波的傳播及應(yīng)用　電磁輻射的危害 1．無(wú)線電波的傳播 (1)地波：沿地球表面?zhèn)鞑サ臒o(wú)線電波稱為地波．長(zhǎng)波和中波靠地波傳播．無(wú)線電波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)(即頻率越低)，地面的吸收越?。? (2)天波：靠大氣中電離層的反射傳播的無(wú)線電波稱為天波．天波適合長(zhǎng)波、中波和短波，但電離層對(duì)中波和長(zhǎng)波的吸收太強(qiáng)，因此天波最適合短波的傳播． (3)空間波：像光束那樣沿直線傳播的無(wú)線電波稱為空間波．遠(yuǎn)距離傳播要借助中繼站．適合于微波和超短波． 2．無(wú)線電波的應(yīng)用 (1)無(wú)線電廣播、電視：應(yīng)用于無(wú)線電廣播的電磁波的波段有長(zhǎng)波、中波和短波；應(yīng)用于電視的無(wú)線電波段是微波． (2)雷達(dá)：雷達(dá)是利用無(wú)線電波測(cè)定物體位置的無(wú)線電設(shè)備，傳統(tǒng)的雷達(dá)的工作波長(zhǎng)為1 m，屬于微波波段．隨著科技的發(fā)展，微波已進(jìn)入諸多領(lǐng)域，像微波遙感遙測(cè)、海上救援等． 3．電磁輻射的危害 (1)電磁輻射造成導(dǎo)航系統(tǒng)、醫(yī)療信息系統(tǒng)、工業(yè)過(guò)程控制和信息傳輸系統(tǒng)失控，它干擾廣播、電視收聽(tīng)，甚至直接危害人體健康． (2)人體長(zhǎng)時(shí)間接收過(guò)量的電磁波輻射后，會(huì)出現(xiàn)頭痛、頭暈、疲倦無(wú)力等癥狀．輻射強(qiáng)度越大，頻率越高，距離越近，接觸時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)人體的危害也就越大． 1．目前，電磁輻射是造成公害的主要污染物之一．(√) 2．聆聽(tīng)音響時(shí)，會(huì)因手機(jī)的使用而造成不愉快的感覺(jué)．(√) 當(dāng)你走在路上或坐在汽車?yán)?，手持移?dòng)電話向千里之外的親友發(fā)出問(wèn)候，介紹你的學(xué)習(xí)、生活、見(jiàn)聞的時(shí)候，當(dāng)你從電話屏幕中見(jiàn)到親友的時(shí)候，你想知道這聲音和影像是怎樣傳送的嗎？ 圖611 【提示】　麥克斯韋電磁場(chǎng)理論認(rèn)為，變化的電場(chǎng)周圍能產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍能產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互交替，形成電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)向外傳播就形成了電磁波，在電磁波中加載上聲音、圖像等信號(hào)就可以傳播出去． 1．無(wú)線電波三種傳播方式的比較 傳播方式 概念 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 適用波段 地波 沿地球表面?zhèn)鞑サ臒o(wú)線電波 比較穩(wěn)定 傳播過(guò)程中消耗部分能量 長(zhǎng)波段和中波段 天波 靠大氣中電離層的反射傳播的無(wú)線電波 受地面障礙的影響較小 傳播不穩(wěn)定 短波 空間 波 像光束那樣沿直線傳播的無(wú)線電波 受外界干擾小 不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播，若進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播要借助于中繼站 微波和超短波 2.雷達(dá)的作用及工作原理 (1)雷達(dá)是利用電磁波進(jìn)行測(cè)距、定位的儀器． (2)在發(fā)射端，把電磁脈沖——持續(xù)時(shí)間很短的電磁波發(fā)射出去，如途中碰到物體，就會(huì)反射回來(lái)一部分電磁波．測(cè)定發(fā)射波與反射波之間的時(shí)間差，便可確定物體的位置． (3)如果反射脈沖信號(hào)是在發(fā)射脈沖信號(hào)后Δt的時(shí)間收到的，則目標(biāo)距離雷達(dá)為s＝cΔt.根據(jù)信號(hào)的方向和仰角，還可以確定目標(biāo)的方位． 4．關(guān)于無(wú)線電波傳播方式——地波，下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．所有的無(wú)線電波都能很好地繞過(guò)幾乎所有的障礙物 B．地波傳播方式比較適合于長(zhǎng)波段和中波段 C．無(wú)線電波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，地面的吸收就越小 D．地面的電性質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)有大的改變，因此地波的傳播比較穩(wěn)定 【解析】　當(dāng)電磁波的波長(zhǎng)大于或相當(dāng)于障礙物的尺度時(shí)，可繞過(guò)障礙物，短波和微波的繞射能力很差，故A錯(cuò)，由地波的特點(diǎn)可判定B、C、D均正確． 【答案】　A 5．雷達(dá)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中重要的軍事裝備，若雷達(dá)向飛機(jī)發(fā)出的微波從發(fā)射到反射回來(lái)的時(shí)間為52 μs(1 μs＝10－6 s)，微波的傳播速度等于光速，則微波的傳播速度大小為_(kāi)_____ m/s，此時(shí)飛機(jī)與雷達(dá)的距離為 ______ m. 【解析】　微波的傳播速度為3108 m/s， 從發(fā)射到接收， 微波走過(guò)的路程為s＝vt＝31085210－6 m＝15 600 m. 所以飛機(jī)與雷達(dá)距離為＝7 800 m. 【答案】　3108　7 800 6．(多選)下列說(shuō)法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18152121】 A．微波和超短波一般采用空間波傳播 B．視頻傳輸、移動(dòng)電話一般采用地波傳播方式 C．空間波可直接傳播到很遠(yuǎn)處 D．電視和雷達(dá)的傳播方式主要是空間波，這種傳播方式在傳輸過(guò)程中受外界的干擾最小 【解析】　微波和超短波一般采用空間波傳播，由于空間波沿直線傳播，不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播，要進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播要借助中繼站，故A對(duì)、C錯(cuò)，空間波在傳播過(guò)程中受外界干擾小，視頻傳播、移動(dòng)電話、雷達(dá)等都主要采用空間波．故B錯(cuò)、D對(duì)，故選A、D. 【答案】　AD 無(wú)線電波在沿地面或在大氣層中傳播時(shí)，由于不同波長(zhǎng)的無(wú)線電波衍射和波被吸收的特點(diǎn)各不相同，不同波長(zhǎng)的無(wú)線電波在傳播方式上也各不相同，主要有地波、天波和空間波三種方式.