高中物理 4.2电磁波谱课件 新人教版选修1-1

高中物理 4.2电磁波谱课件 新人教版选修1-1内容摘要：

1、二、电磁波谱 情景导入 课程目标 电磁波是一个大家族 , 其中的每一位成员对人类都有重要意义。 你能说一下我们看电视时用的遥控器 ,辨别人民币真伪时用的验钞机分别是用的哪种电磁波吗 ? 提示 : 遥控器用的是红外线 ; 验钞机用的是紫外线。 1 . 掌握波长、频率和波速的关系 , 知道电磁波在真空中的传播速度。 2 . 了解电磁波谱的组成以及它们各自的特点及应用。 3 . 了解电磁波具有能量 ,了解太阳辐射大部分能量集中的波长范围。 一 二 三 四 一、波长、频率和波速 1 . 概念 ( 1 ) 在波的传播中 , 凸起的最高处 , 叫作 波峰 ; 凹下的最低处 , 叫作 波谷。 相邻的两个波峰 2、( 或波谷 ) 的距离叫 波长。 ( 2 ) 在一秒内所通过波峰或波谷的 次数 叫波的频率。 ( 3 ) 波的传播快慢用 波速 来表示。 2 . 关系 波长、频率和波速三者的关系式为 : 波速 = 波长 频率 , 即 c= f。 其中电磁波在真空中的传播速度为 c= 3 . 00 108m /s。 思考 电磁波由一种介质进入另一种介质时 , 它的频率和传播速度是否发生变化 ? 提示 :频率不变 ,传播速度一般发生变化 ,其中电磁波在真空中的传播速度最大。 一 二 三 四 二、电磁波谱 1 . 概念 : 把电磁波按 波长 或 频率 大小的顺序排列起来 , 就叫电磁波谱。 2 . 成员 : 按 3、波长由大到小的顺序 , 它们分别是 : 无线电波、 红外线 、可见光、 紫外线 、 X 射线和 射线。 3 . 比较 名称 特性 无线 电波 红外线 可见光 紫外线 X 射线 射线 主要 作用 通信、 广播 热 作用 视觉 作用 化学 作用 穿透 作用 贯穿 作用 一 二 三 四 三、电磁波的能量 1 . 电磁波具有能量 , 电磁波是 物质 存在的一种形式。 2 . 应用实例 微波炉的工作应用了一种电磁波 微 波。 食物中的水分子在 微 波的作用下加剧了热运动 , 内 能增加 , 温度升高。 一 二 三 四 四、太阳辐射 1 . 太阳光中含有可见光、 红外 线、 紫外 线、 X 射线、 射线、 4、无线电波。 2 . 太阳辐射的能量主要集中在 可见光 、 红外线 和 紫外线 三个区域内 ,其中 , 波长在 黄绿 光附近的辐射能量最强。 我们的眼睛正好能感受这个区域的辐射。 探究 一 探究 二 探究一 波长、频率和波速 问题导引 电磁波的波长、频率和波速具备怎样的关系 ? 电磁波的传播速度有什么特点 ? 提示 :电磁波和机械波的波速、波长、频率关系相同 ,都是 v= f ;在真空中传播时 ,不同频率的电磁波传播速度都相同 ,都等于光速 ,即v= c= 3 . 00 108m /s ,电磁波在介质中的传播速度小于在真空中的传播速度 ,在一般计算中认为电磁波在空气中的传播速度与真空中的传播速度相 5、等。 探究 一 探究 二 名师精讲 1 . 描述波的物理量 ( 1 ) 波长 : 邻近的两个波峰 ( 或波谷 ) 间的距离叫作波长 , 用字母 表示 ; ( 2 ) 频率 : 在 1 s 内通过波峰或波谷的次数 , 用 f 表示 , 单位为 ( 3 ) 波速 : 描述波向远方传播快慢的物理量 , 电磁波的速度用 c 表示。 电磁波在真空中的速度为 3 108m /s。 2 . 波长、频率和波速的关系 波速 = 波长 频率 c= f 电磁波在真空中的速度 c= 3 108m /s。 温馨提示 无论是机械波 ( 如声波 ) 还是电磁波 ,它们的频率都只由波源决定 ,与介质无关。 探究 一 探究 6、二 【例题 1 】 波长为 0 . 6 m 的红光 , 从 10 m 外的交通信号灯传到你的眼睛 , 大约需要多长时间 ? 它的频率是多少 ? 解析 :由速度公式 v=可求得时间 ,可根据电磁波波长、频率与波速的关系式 c= f 求得频率 ,其中 t=103 . 00 1 08s = 3 . 33 10- 8s 由 c= f 得 f=3 . 00 1 086 1 0- 7 5 1014 答案 : 3 . 33 10- 8s 5 1014题后反思 熟练掌握波长、频率和波速的关系 c= f ,熟记光在真空 ( 空气 ) 中的传播速度 c= 3 . 0 0 1 08m/s 是处理此类问题的关键。 探 7、究 一 探究 二 探究二 电磁波谱及应用 问题导引 响尾蛇能感知红外线 , 它能在夜里 “ 看见 ” 东西吗 ? 为什么 ? “ 响尾蛇 ” 导弹是一种被动制导 ( 导弹本身不发射电磁波 , 靠接收目标的电磁辐射来制导 )的空对空导弹 , 是靠探测敌方飞机发动机辐射红外线来攻击目标的。 “ 隐形 ”飞机能躲过一般的雷达 , 它能躲过 “ 响尾蛇 ” 导弹吗 ? 提示 :因为一切物体都在不停地向外辐射红外线 ,所以响尾蛇在夜里能“ 看见 ” 东西。 “ 隐形 ” 飞机在飞行时同样要向外辐射红外线 ,所以不能躲过“ 响尾蛇 ” 导弹。 探究 一 探究 二 名师精讲 1 . 电磁波谱 按电磁波的波长 8、或频率大小的顺序把它们排列成谱 , 叫作电磁波谱。 无线电波、红外线、可见光、紫外线、 X 射线、 射线合起来 , 构成了范围非常广阔的电磁波谱 , 可见光只是其中很窄的一个波段。 如图所示是按波长由大到小 ( 频率由小到大 ) 顺序排列的。 探究 一 探究 二 2 . 各种电磁波的特点及应用 ( 1 ) 无线电波 波长大于 1 频率小于 300 000 MH z ) 的电磁波是无线电波。 无线电波用于通信和广播。 许多自然过程也辐射无线电波。 天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波 , 进行天体物理研究。 ( 2 ) 红外线 可见光谱的红光外侧是红外线 , 红外线的波长比红光的波长还长 , 是 9、不可见光 , 不能引起人的视觉。 红外线的产生 : 一切物体 ( 不管大小 , 也无论是否有生命 ), 凡是由分子、原子等微粒构成的物体都在不停地辐射红外线。 物体温度越高 , 辐射红外线的本领越强。 红外辐射是热传递的方式之一。 探究 一 探究 二 红外线的作用 a. 红外线遥感 : 勘测地热、寻找水源、监测森林火情、预报风暴和寒潮等。 b. 红外线遥控 : 家用电器配套的遥控器发出红外线脉冲信号 , 受控机器就会按指令改变工作状态。 c. 加热物体 : 红外线很容易使物体的温度升高 , 如市场上的 “ 远红外烤箱 ”。 这是因为红外线的显著作用就是热作用 , 其原因是红外线的频率比可见光的频率 10、更接近固体物质分子的固有频率 , 因此更容易引起分子的共振 ,所以红外线的电磁场的能量更容易转化为物体的内能。 探究 一 探究 二 ( 3 ) 可见光 波长在 400 700 间 , 进入人眼能引起视觉的电磁波叫作可见光。 不同颜色的可见光波长见下表。 光的颜色 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 真空中的波 长 / 7 0 0 620 6 2 0 600 6 0 0 580 5 8 0 490 4 9 0 450 4 5 0 400 大气把阳光向四面八方散射 , 波长较短的光比波长较长的光容易被散射。 傍晚的太阳颜色发红 , 是因为傍晚的阳光在穿过厚厚的大气层时 , 蓝光、紫光大部分被散射掉了 , 剩 11、下红光、橙光透过大气射入我们的眼睛。 探究 一 探究 二 ( 4 ) 紫外线 可见光谱中的紫光外侧是紫外线 , 紫外线也是不可见光 , 其波长比紫光的还短 , 波长范围在 5 400 间。 紫外线的作用 : a. 促使人体合成维生素 D , 但不能过多照射。 b. 能杀死多种细菌 , 具有消毒功能。 c. 进行防伪检测。 ( 5 ) X 射线和 射线 X 射线和 射线的波长都比紫外线短。 X 射线对生命物质有较强的作用 , 过量的照射会引起生物体的病变。 可以用于人体透视 , 检查金属部件内部的缺陷。 射线具有很高的能量 , 在医学上可以用来治疗癌症 , 还可以用于探测金属部件内部的缺陷。 探 12、究 一 探究 二 【例题 2 】 关于电磁波谱 , 下列说法中正确的是 ( ) A . 红外线比红光波长长 , 它的热作用很强 B . X 射线就是伦琴射线 C . 阴极射线是一种频率极高的电磁波 D . 紫外线的波长比伦琴射线长 , 它的显著作用是化学作用 解析 :红光是可见光的 “ 一员 ” ,红外线的波长比可见光长 ,红外线有较强的热作用 ,选项 A 正确。 阴极射线是电子流 ,它与电磁波有着本质不同 ,电磁波在电场、磁场中不偏转 ,而阴极射线在电场、磁场中会偏转 ,电磁波在真空中的速度是 3 . 00 108m /s ,而阴极射线的速度总是小于 3 . 00 108m /s ,选项 B 13、正确 ,而选项 C 错误。 由于紫外线的显著作用是化学作用 ,而伦琴射线的显著作用是穿透作用 ,故选项 D 正确。 答案 : 探究 一 探究 二 题后反思 电磁波谱看似简单 ,但里面 “ 玄机 ” 无限。 不但要掌握不同电磁波按波长 ( 频率 ) 的排列顺序 ,同时还应知道一些电磁波的别名 ,如 X 射线通常称作伦琴射线。 1 2 3 4 1 . 当电磁波的频率增加时 , 它在真空中的波速将 ( ) A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法判断 解析 :电磁波在真空中的传播速度等于光速 ,即 c= 3 108m /s ,与电磁波的频率无关。 答案 : C 1 2 3 4 2 . 根据电磁波谱 14、选出各组电磁波 , 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、可见光、红外线 D. 紫外线、 X 射线、 射线 解析 :红外线与紫外线在电磁波谱中不相邻 ,更不会频率重叠 ,选项 A 错误。 紫外线、可见光、红外线虽相邻 ,但它们三者间有明确的界线 ,频率也不相重叠 ,选项 C 错误。 在电磁波谱中紫外线、 X 射线、 射线有重叠 , 射线波长最短 ,紫外线波长最长 ,故选项 B 正确 ,选项 D 错误。 答案 : B 1 2 3 4 3 . 关于电磁波传播过程中的速度公式 v= f , 下列说法正确的是 ( ) A. 公式表明波长越长 , 电磁波的传播速度越大 B. 公式表明频率越高 , 电磁波的传播速度越大 C. 电磁波的能量越大 , 传播速度越大 D . 电磁波的传播速度与波长和频率及能量无关 , 仅决定于介质 解析 :此公式是这三个量的关系式 ,波速是由介质决定的 ,与波长和频率及能量无关 ,所以 A 、 B 、 C 项错。 答案 : D 1 2 3 4 4 . 下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理原理。 请将相应的字母填写在运用这种。