高中物理教科版选修3-4配套课件3-3～4.ppt

1、3电磁波谱电磁波的应用电磁波谱电磁波的应用4无线电波的发射、传播和接收无线电波的发射、传播和接收1知道什么是电磁波谱知道什么是电磁波谱.2知道电磁波的波长和频率范围知道电磁波的波长和频率范围3了解不同频段电磁波的名称，他们的物理特性和应用了解不同频段电磁波的名称，他们的物理特性和应用4了解无线电波的波长范围了解无线电波的波长范围5.了解无线电波的发射过程和调制的概念了解无线电波的发射过程和调制的概念.6了解调谐、检波及无线电波的接收的基本原理了解调谐、检波及无线电波的接收的基本原理一、电磁波谱一、电磁波谱概念概念：按按电磁波的电磁波的 或或 大小的顺序把它们排列起来，大小的顺序把它们排列起来，

2、称为电磁波谱称为电磁波谱构成构成：无无线电波、红外线、可见光、紫外线、线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线、射线射线波长波长频率频率二、无线电波二、无线电波产生产生：由由自由电子在振荡电路中的周期性运动产生的自由电子在振荡电路中的周期性运动产生的应用应用：无无线电通信、无线电广播、电报通讯、电视、雷达导线电通信、无线电广播、电报通讯、电视、雷达导航航三、红外线三、红外线定义定义：波波长位于微波和可见光之间的电磁波长位于微波和可见光之间的电磁波产生产生：是是原子的外层电子受激发产生原子的外层电子受激发产生作用作用：热热作用，红外线脉冲信号，用来遥控电视机、录像机和作用，红外线脉冲信号，用

3、来遥控电视机、录像机和空调机，利用物体发射红外线做红外线遥感空调机，利用物体发射红外线做红外线遥感四、紫外线四、紫外线 定义定义：比：比最短波长的可见光最短波长的可见光(紫光紫光)还短的电磁波还短的电磁波 产生产生：是原是原子的外层电子运动发生变化产生的子的外层电子运动发生变化产生的 作用作用：杀杀细菌、消毒、激发荧光做防伪标志细菌、消毒、激发荧光做防伪标志五、五、X射线射线 定义定义：比比紫外线还短的电磁波紫外线还短的电磁波 产生产生：是是原子的内层电子运动发生变化时产生的原子的内层电子运动发生变化时产生的 作用作用：透透视视六、六、射线射线定义定义：比比X射线波长更短的电磁波射线波长更短的

4、电磁波产生产生：是是原子核内部发射出来的原子核内部发射出来的作用作用：工工业探伤、杀死病态细胞业探伤、杀死病态细胞(刀刀)七、无线电波的发射七、无线电波的发射有效发射无线电波的条件有效发射无线电波的条件(1)振振荡电路产生的电场和磁场必须分布到广大的开放空间中，荡电路产生的电场和磁场必须分布到广大的开放空间中，即即 (2)要有要有 的振荡频率的振荡频率开放电路开放电路足够高足够高电磁波的调制电磁波的调制(1)载载波：用来波：用来“”信号的高频等幅波信号的高频等幅波(2)调制：把传递的信号调制：把传递的信号“加加”到到 上的过程上的过程(3)调制的分类调制的分类调幅：使高频电磁波的调幅：使高频电

5、磁波的 随信号而改变随信号而改变调频：使高频电磁波的调频：使高频电磁波的 随信号而改变随信号而改变运载运载载波载波振幅振幅频率频率八、无线电波的传播八、无线电波的传播地波地波：沿沿地球表面空间传播的无线电波地球表面空间传播的无线电波适用于能够绕过地面障碍物的长波、中波和中短波适用于能够绕过地面障碍物的长波、中波和中短波短波和微波不宜用地波传播短波和微波不宜用地波传播天波天波：依依靠电离层的反射来传播的无线电波靠电离层的反射来传播的无线电波适用于不易吸收和穿过电离层而易被电离层反射的短波适用于不易吸收和穿过电离层而易被电离层反射的短波微波易穿过电离层进入太空，长波易被电离层吸收掉微波易穿过电离层

6、进入太空，长波易被电离层吸收掉直线传播直线传播：沿沿直线传播的电磁波，叫做空间波或视波直线传播的电磁波，叫做空间波或视波适用于微波适用于微波九、电磁波的接收九、电磁波的接收无线电波的接收原理无线电波的接收原理电电磁波在传播过程中如果遇到导体，会在导体中产生磁波在传播过程中如果遇到导体，会在导体中产生 因此空中的导体可以用来接收因此空中的导体可以用来接收 电磁谐振与调谐电磁谐振与调谐(1)电电磁谐振：当振荡电路的固有频率跟传播来的电磁波的频磁谐振：当振荡电路的固有频率跟传播来的电磁波的频率率 时，电路中激起的感应电流时，电路中激起的感应电流 它相当于机械振它相当于机械振动中的动中的 感应电流感应

7、电流电磁波电磁波相等相等最强最强共振共振(2)调谐：使接收电路产生调谐：使接收电路产生 的过程的过程调谐电路：能够调谐的接收电路调谐电路：能够调谐的接收电路选台：改变调谐电路的固有频率，使它与要接收的电台的电磁选台：改变调谐电路的固有频率，使它与要接收的电台的电磁波的频率波的频率 ，这个电磁波在调谐电路里激起的电流，这个电磁波在调谐电路里激起的电流 电谐振电谐振相同相同最强最强一、电磁波谱中，不同波长一、电磁波谱中，不同波长(或频率或频率)的电磁波的特点及作用的电磁波的特点及作用电磁电磁波谱波谱无线无线电波电波红外红外线线可见光可见光紫外线紫外线X射线射线射线射线频率频率由左向右，频率变化为由

8、小到大由左向右，频率变化为由小到大真空中真空中波长波长由左向右，波长变化为由长到短由左向右，波长变化为由长到短特特 性性波动波动性强性强热效热效应强应强感光感光性强性强化学作化学作用，荧用，荧光光效应强效应强穿透穿透力强力强穿透力穿透力最强最强用用 途途通讯广通讯广播、天体播、天体物理研物理研究究照明、照明、照相等照相等日光灯、日光灯、杀菌、防杀菌、防伪、治疗伪、治疗皮肤病皮肤病等等检查检查、探测探测、透视透视、治疗治疗二、各种电磁波的共性和个性二、各种电磁波的共性和个性共性共性(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

9、间的区别并没有绝对的意义波段之间的区别并没有绝对的意义(2)都遵守公式都遵守公式v，它们在真空中的传播速度是，它们在真空中的传播速度是c 3.0 108 m/s.(3)它们的传播都不需要介质它们的传播都不需要介质(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性个性个性(1)不不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越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同频率的电磁波，在不同介质中速度不同

10、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，速度越波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小小(3)产生机理不同产生机理不同无线电波无线电波振荡电路中电子周期性运动产生振荡电路中电子周期性运动产生原子的外层电子受激发产生原子的外层电子受激发产生X射线射线原子的内层电子受激发后产生原子的内层电子受激发后产生射线射线原子核受激发后产生原子核受激发后产生(4)用途不同：无线电波用于通信和广播，红外线用于加热和遥感用途不同：无线电波用于通信和广播，红外线用于加热和遥感技术，紫外线用于杀菌消毒，技术，紫外线用于杀菌消毒，X射线应用于医学上的射线应用于医学上的X光照片，光照片，

11、射线检查金属部件的缺陷等射线检查金属部件的缺陷等三、无线电波的发射与接收三、无线电波的发射与接收无线电波的发射和接收过程无线电波的发射和接收过程“调幅调幅”和和“调频调频”都是调制过程都是调制过程(1)高高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制方式叫调幅，一频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制方式叫调幅，一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号采用般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号采用调幅波调幅波(2)高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制方式叫调频，电高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制方式叫调频，电台的立体声广播和电视中的伴音信号，采用调频波台的立体声广播和电视

12、中的伴音信号，采用调频波正确理解调谐的作用正确理解调谐的作用世世界上有许许多多的无线电台、电视台及各种无线电信号，如果界上有许许多多的无线电台、电视台及各种无线电信号，如果不加选择全部接收下来，那必然是一片混乱，分辨不清因此接不加选择全部接收下来，那必然是一片混乱，分辨不清因此接收信号时，首先要从各种电磁波中把我们需要的选出来，通常叫收信号时，首先要从各种电磁波中把我们需要的选出来，通常叫选台在无线电技术中利用电谐振达到目的选台在无线电技术中利用电谐振达到目的特别提醒特别提醒(1)电谐振就是电磁振荡中的电谐振就是电磁振荡中的“共振共振”(2)调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一

13、个调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程操作过程【典例典例1】关关于电磁波谱，下列说法中正确的是于电磁波谱，下列说法中正确的是()AX射线对生命物质有较强的作用，过量的射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引射线辐射会引起生物体的病变起生物体的病变B射线是波长最短的电磁波，它比射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高射线的频率还要高C紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射D在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是射线射线不同频段无线电波的特性和应用不同频段无线电波的特性和应用 解析解析X射线对生命物

14、质有较强的作用，过量的射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起射线辐射会引起生物体的病变，选项生物体的病变，选项A正确；正确；射线是波长最短的电磁波，它比射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，选项射线的频率还要高，选项B正确；在电磁波谱中从无线电波到正确；在电磁波谱中从无线电波到射射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越大，波动性越强，线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越大，波动性越强，越容易发生干涉、衍射现象，因此紫光应比紫外线更容易发生干越容易发生干涉、衍射现象，因此紫光应比紫外线更容易发生干涉和衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，故选项涉和衍射现象，无线电波最

15、容易发生衍射现象，故选项C、D错错误误答案答案AB借题发挥借题发挥电磁波谱看似简单，但里面电磁波谱看似简单，但里面“玄机玄机”无限不但要掌无限不但要掌握不同电磁波按波长握不同电磁波按波长(频率频率)的排列顺序，还应掌握部分电磁波的波的排列顺序，还应掌握部分电磁波的波长长(频率频率)界线，如无线电波、红外线、紫外线等还应了解有些电界线，如无线电波、红外线、紫外线等还应了解有些电磁波间没有明显界线而重叠，如紫外线与磁波间没有明显界线而重叠，如紫外线与X射线、射线、X射线与射线与射线射线间以及它们的特性和作用间以及它们的特性和作用【变式变式1】一一种电磁波入射到半径为种电磁波入射到半径为1 m的孔上

16、，可发生明显的衍射现象，的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱中的这种波属于电磁波谱中的()A可见光可见光 B射线射线C无线电波无线电波 D紫外线紫外线解析解析一种波发生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸大一种波发生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸大小跟光的波长差不多或比波长小如下图所示，电磁波中的无线小跟光的波长差不多或比波长小如下图所示，电磁波中的无线电波波长范围是电波波长范围是104 m103 m，红外线波长范围是，红外线波长范围是103 m107 m，可见光、紫外线、，可见光、紫外线、射线的波长更短，所以只有无线电波才符射线的波长更短，所以只有无线电波才符合条件合条

17、件答案答案C【典例典例2】关关于电磁波的发射和接收于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A为了使振荡电路有效地向空间辐射能量为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合电路必须是闭合的的B音频电流的频率比较低音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波不能直接用来发射电磁波C当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接接收电路产生的振荡电流最强收电路产生的振荡电流最强D要使电视机的屏幕上有图像要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程必须要有检波过程无线电磁波的发射、传播和接收无线电磁波的发射、传播和接收 解析解

18、析有效发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；一般的有效发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流的频率较低，不能直接用来发射电磁波；电磁波接收原音频电流的频率较低，不能直接用来发射电磁波；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似；电视理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似；电视机显示图像时，必须通过检波过程，把有效的信号从高频调制信机显示图像时，必须通过检波过程，把有效的信号从高频调制信号中取出来，否则就不能显示，故号中取出来，否则就不能显示，故A错误，错误，B、C、D正确正确答案答案BCD借题发挥借题发挥记住电磁波的发射和接收原理及电谐振原理是

19、解题关记住电磁波的发射和接收原理及电谐振原理是解题关键键【变式变式2】图图3-3、4-1中中A为某火箭发射场，为某火箭发射场，B为山区，为山区，C为城市发射场为城市发射场正在进行某型号火箭的发射试验为了转播火箭发射的实况，正在进行某型号火箭的发射试验为了转播火箭发射的实况，在发射场建立了发射台用于发射广播与电视信号已知传输无在发射场建立了发射台用于发射广播与电视信号已知传输无线电广播所用的电磁波波长为线电广播所用的电磁波波长为550 m，而传输电视信号所用的，而传输电视信号所用的电磁波波长为电磁波波长为0.566 m，为了不让山区挡住信号的传播，使城，为了不让山区挡住信号的传播，使城市居民能收

20、听和收看火箭发射的实况，必须通过建在山顶上的市居民能收听和收看火箭发射的实况，必须通过建在山顶上的转发站来转发转发站来转发_(填填“无线电广播信号无线电广播信号”或或“电视信电视信号号”)这是因为这是因为_图图3-3、4-1解析解析从题中知，传输无线电广播所用电磁波波长为从题中知，传输无线电广播所用电磁波波长为550 m，根据，根据发生明显衍射现象的条件，已知该电磁波很容易发生衍射现象，发生明显衍射现象的条件，已知该电磁波很容易发生衍射现象，绕过山坡而传播到城市所在的绕过山坡而传播到城市所在的C区，因而不需要转发装置电视信区，因而不需要转发装置电视信号所用的电磁波波长为号所用的电磁波波长为0.

21、566 m，其波长很短，衍射现象很不明显，其波长很短，衍射现象很不明显，几乎沿直线传播，能传播到山顶却不能传播到城市所在的几乎沿直线传播，能传播到山顶却不能传播到城市所在的C区，要区，要想使信号传到想使信号传到C区，必须通过建在山顶的转发站来转发区，必须通过建在山顶的转发站来转发答案答案电电视信号电视信号波长短，沿直线传播，受山坡阻挡，视信号电视信号波长短，沿直线传播，受山坡阻挡，不易衍射不易衍射伊朗俘获美无人机过程：重设其伊朗俘获美无人机过程：重设其GPS坐标坐标环球环球网记者仲伟东报道，伊朗日前宣布俘获了一架美国网记者仲伟东报道，伊朗日前宣布俘获了一架美国RQ170“哨兵哨兵”无人机，随即

22、美国总统奥巴马索要无人机未果，反而无人机，随即美国总统奥巴马索要无人机未果，反而在美伊两国间引发在美伊两国间引发“口水战口水战”美国美国基督教科学箴言报基督教科学箴言报日前日前对一名参与俘获这架无人机的伊朗团队的工程师进行了专访，这对一名参与俘获这架无人机的伊朗团队的工程师进行了专访，这名工程师透露，伊朗是通过利用美军导航系统长久以来存在缺陷，名工程师透露，伊朗是通过利用美军导航系统长久以来存在缺陷，将这架无人机将这架无人机“指引指引”至伊朗领土至伊朗领土报道称，目前伊朗多个军方和民间团队正在破解这架报道称，目前伊朗多个军方和民间团队正在破解这架“哨兵哨兵”无人机的隐形和情报机密，这位工程师所

23、在的团队就是其中之无人机的隐形和情报机密，这位工程师所在的团队就是其中之一这位工程师由于安全问题不愿意透露姓名，但指出伊朗的电一这位工程师由于安全问题不愿意透露姓名，但指出伊朗的电子战专家有能力切断美国无人机与指挥部之间的联系子战专家有能力切断美国无人机与指挥部之间的联系根据其介绍，伊朗专家利用从以前根据其介绍，伊朗专家利用从以前“降落的降落的”美国无人机上美国无人机上获取的知识和技术，重新设定这架获取的知识和技术，重新设定这架“哨兵哨兵”的的GPS坐标并让它在坐标并让它在伊朗境内着陆而这架伊朗境内着陆而这架“哨兵哨兵”根据程序会认为降落地点位于阿根据程序会认为降落地点位于阿富汗总部富汗总部“GPS导航是最薄弱之处，导航是最薄弱之处，”这名工程师描述伊朗如何通过这名工程师描述伊朗如何通过“电子埋伏电子埋伏”俘获这架无人机时说道，俘获这架无人机时说道，“通过噪音干扰其通讯，通过噪音干扰其通讯，这只鸟儿这只鸟儿(无人机无人机)被迫转为自动驾驶这就相当于鸟儿失去了大被迫转为自动驾驶这就相当于鸟儿失去了大脑脑”伊朗通过所掌握的技术，让这架无人机伊朗通过所掌握的技术，让这架无人机“降落在我们想让降落在我们想让它降落的地方，同时无需切断与美军指挥部之间的远程信号联系它降落的地方，同时无需切断与美军指挥部之间的远程信号联系和通信和通信”