1、新课引入新知初感悟第四章 电磁振荡与电磁波第四节第四节 电磁波谱电磁波谱第四节|电磁波谱核心素养点击物理观念了解电磁波谱的构成，知道各波段的电磁波的主要作用及应用；知道电磁波具有能量，是一种物质科学思维通过实验，结合生活实际，经历实验观察、分析、归纳的过程，认识各种波长的电磁波科学探究通过生活、生产中大量应用电磁波的实例，知道波长整长，越容易发生衍射，波长越短，穿透本领越强科学态度与责任通过对生活中使用电磁波情况的深入了解，明确电磁波在生活和生产中的应用，感悟生活与科学的互动作用，增强社会责任感和使命感，培养学生的科学态度与责任感思维导图 电磁波在我们生活中有哪些应用呢？电磁波和我们现代生活息
2、息相关，在生活中有很多应用。但不同波长电磁波的产生机理和应用领域常常有很大区别。人们常把各类电磁波按波长大小依次排成一列，称为电磁波谱。新课引入电磁波谱若按其波长从小到大依次排列，有：射线、X射线、紫外线、可见光（紫、能、蓝、绿、黄、橙、红）、红外线、无线电波（微波、超短波、短波、长波）等。它们都具有电磁波的共性，但由于它们的性质各不相同，因而也有许多不同的用途。一、无线电波1、什么是无线电波？技术上把波长大于1 mm（频率低于300GHz）的电磁波称作无线电波。2、它是如何划分的？按波长（频率）可以把无线电波划分为若干波段。不同波段的无线电波的传播特点不一样，发射、接收所用的设备和技术也不尽
3、相同，因此各有不同的用途。无线电波的波段划分如下表所示：波段波长/m频率/MHz传播方式主要途径长波3000030000.010.1地波广播、导航中波30002000.11.5地波和天波中短波200501.56天波调频（AM）广播、导航短波5010630微波米波（VHF）10130300近似直线传播调频（FM）广播、电视、导航分米波（UHF）10.13003000直线传播电视、雷达、移动通信、导航、射电天文厘米波0.10.01300030000毫米波0.010.001300003000003、它有哪些特性？又有哪些应用？无线电波的传播能力很强，传播过程中的波动性比较明显。主要应用于通信广播及其
4、他信号传输。了解雷达和移动电话的工作原理1、移动电话（1）功能：每一部移动电话都是一个无线电台，它将用户的声音转变为高频电信号发射到空中；同时它又相当于一台收音机，捕捉空中的电磁波，使用户接收到通话对方送来的消息。（2）特点：体积小，发射功率不大，天线简单、灵敏度不高，因此它与其他用户的通话靠较大的固定无线电台转播。（3）用途：可以探测飞机、舰艇、导弹及其他军事目标；可以为飞机、船只导航；天文学上可以用来研究行星、卫星；在气象上可以探测雷雨、云层厚度等。雷达和手机都是通过无线电波中的微波部分以直线传播的方式来传递信息的。雷达自身发射信号，信号遇到障碍物反射回来，雷达通过接收反射波来确定物体的位
5、置，因此雷达既是发射端又是接收端。手机接收来自基站的信号，同时它又向基站发射信号，因此手机既是接收端也是发射端。除此之外，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。【拓展】中国天眼 中国天眼是一台强大的射电望远镜，由中国科学院国家天文台主导建设，是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。简单来说就是将无线电波进行接收和输出。天眼的主要任务之一就是发现脉冲星，脉冲星能够发射稳定周期性脉冲信号。比如人类要走到火星，或者走出太阳系，甚至走出银河系，已经脱离地球上GPS的导航，但如果能知道宇宙中很多脉冲星的位置，就可以通过它来定位、导航
6、。脉冲星的观测研究不仅具有重要的物理意义，而且具有重要应用价值，在时间尺度、深空自主导航等方面具有重要的应用前景。二、红外线发现过程：1800年英国物理学家赫谢耳用灵敏温度计研究光谱各色光的热作用时，把温度计移至红光区域外侧，发现温度更高，说明这里存在一种不可见的射线，后来就叫做红外线。（用棱镜显示可见谱） 特点：最显著的是热作用 应用：（1）红外线加热，这种加热方式优点是能使物体内部发热，加热效率高，效果好。（2）红外摄影，（远距离摄影、高空摄影、卫星地面摄影）这种摄影不受白天黑夜的限制。（3）红外线成像（夜视仪）可以在漆黑的夜间能看见目标。（4）红外遥感，可以在飞机或卫星上勘测地热，寻找水
7、源、监测森林火情，估计家农作物的长势和收成，预报台风、寒潮。由于温度高于绝对零度（-273.15）的物质都可以产生红外线，所以借助一些专门的传感器，我们可以感受到红外线。例如，红外线摄像机接收到周围物体散发的红外线后会将其转化为可见光图像，据此可做成红外热像仪，用来观看电子线路板或者电气线路的温度分布，或者做成夜视仪，用来在黑夜里看到周围的景物。但我们的肉眼永远见不到真正的红外线，目前热像仪或者夜视仪也还做不到普通眼镜那样轻薄的外形。红外线不受无线电波干扰，电信号和红外线的互相转换又十分容易，因此，红外线近距离通信就成了无线电通信的一种重要补充，例如红外激光通信、电视机遥控器、红外遥控玩具、手
8、机和计算机的红外接口等。在日常生活，红外线的其他应用也非常广泛，例如高温杀菌、监控设备、红外体温计、红外灯控、红外烤箱等，都有红外线的影子。在医疗领域，还可以通过红外线改善血液循环，增加细胞的吞噬功能，消除肿胀，促进炎症消散，治疗慢性炎症等。三、可见光请学生说说自己对可见光的了解。可见光是能引起人的视觉感觉的电磁波，其波长范围是400nm到760nm。太阳能发出可见光。可见光是由不同比例的七色光（红、橙、黄、绿、青、蓝、紫）所混合组成。可见光组成了我们眼中五彩斑斓的世界，可见跟我们的生活息息相关。四、紫外线1801年，德国的物理学家里特发现在紫外区放置的照相底板感光，荧光物质发光。3、应用：（
9、1）杀菌：这是紫外线的最常见功能。由于紫外线对于生物有强大的杀伤力，因此人类就用它来对付这些难缠的细菌、病毒，我们也常常利用阳光来杀菌。不过，要特别注意的是，这些杀菌设备一样会伤害人体，因此在使用的时候要特别小心。（2）鉴定与透视：由于紫外线比一般的可见光更具有穿透能力，所以科学家也常用紫外线来进行透视或鉴定的工作（就好像用X光来进行健康检查一样）。例如利用紫外线来鉴别图画的真伪，分析食品是否安全，甚至于在探索太空时，紫外线都可以派上用场。（3）健康与医疗：受到过量的紫外线曝晒会对人体造成伤害。不过，适当的日照可以帮助人体合成维生素D。（4）为昆虫指路：由于每一种生物所能够接收的光的频率范围不
10、同，所以有些动物得靠紫外线才能找到路或看清物体。例如蜜蜂在找寻花蜜短为花朵传粉的时候，也需要借助紫外线。此外，紫外线还能帮助植物进行光合作用。 消毒灯和验钞灯看起来都是淡蓝色的，这是紫外线吗？不是。因为紫外线属于不可见光。验钞灯除发出紫外线外，还会发出少量紫光和蓝光。1、1895年，德国物理学家伦琴在研究阴极射线的性质时，发现阴极射线(高速电子流)射到玻璃壁上，管壁会发出一种看不见的射线，伦琴把它叫作X射线。2、波长比紫外线更短的电磁波就是X射线和射线了。X射线的波长范围为0.0110 nm，射线的波长范围为0.0011 nm。3、X射线和射线都具有很强的穿透能力。4、应用：（1）X射线对生命
11、物质有较强的作用，可用来检查人体的内部器官并能制作医学成像，可以帮助医生判断人体组织是否发生了病变；利用X射线还可以检查金属构件内部的缺陷，如机场等地进行安全检查时，X射线能轻而易举地探测到箱内的物品。（2）医学上的伽马刀技术，杀伤力大，能摧毁病变细胞；射线能穿透几厘米的铅板，可用于探测金属内部的缺陷。各种电磁波的共性与个性 1、共性（1）它们在本质上都是电磁波，遵从相同的波动规律。（2）都遵守公式 ，它们在真空中的传播速度都是 。（3）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。 2、个性（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干涉、衍
12、射现象，波长越短穿透能力越强。（2）相同频率的电磁波，在不同介质中速度不同；不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越大，速度越小。 （3）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红外线、可见光和紫外线红外线、可见光和紫外线原子的外层电子受激发后产生X射线射线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【典例一】 1、当前，新型冠状病毒在威胁着全世界人民的生命健康，红外测温枪在疫情防控过程中发挥了重要作用.红外测温枪与传统的热传导测温仪器相比，具有响应时间短、测温效率高、操作方便、防交叉感染(不用接触被测物体)的特点.下列关于红外测温枪的说
13、法中正确的是( )A.红外测温枪的工作原理和水银体温计测量原理一样都是利用热胀冷缩原理B.红外测温枪能接收到的是身体的热量，通过热传导到达红外测温枪进而显示出体温C.红外测温枪利用了一切物体都在不停地发射红外线，而且发射红外线强度与温度有关，温度越高发射红外线强度就越大的规律D.红外线也属于电磁波，其波长小于紫外线的波长不同电磁波的特点及应用 特点特点用途用途无线电波无线电波波动性强通讯、广播、导航红外线红外线热作用强加热、遥感、红外线制导等可见光可见光人类视觉效应照明、照相等紫外线紫外线化学作用、荧光效应杀菌消毒、验钞等X射线射线穿透力强检查、探测、透视等射线射线穿透力最强探测、治疗等【典例
14、二】 2、电磁波在医院得到了广泛应用，关于电磁波的某些特性，下列说法正确的是( )A.红外线测温仪，是利用了红外线波长较长的特性B.胸透又称荧光透视，是利用X射线具有穿透性、荧光性和摄影效应的特性C.伽马手术刀治疗癌症是利用射线穿透力强、能量高的特性D.医用紫外灭菌灯是利用了紫外线的消毒特性解题思路：红外线测温仪，是利用了红外线的热效应，故A错误；X射线具有穿透性、荧光性和摄影效应的特性，所以可以用来做胸透，故B正确；射线能量高、穿透力强，医院常用射线照射癌细胞治疗癌症，故C正确；医用紫外灭菌灯是利用了紫外线的消毒特性，故D正确。答案：BCD【基础练习】 1、按频率由小到大，下列电磁波谱排列顺
15、序正确的是( )A.红外线、无线电波、紫外线、可见光、射线、X射线B.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线C.射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波D.无线电波、紫外线、可见光、红外线、X射线、射线 答案：B 解析：波长越长，频率越小，按照波长逐渐变小，即频率逐渐变大的顺序，电磁波谱可大致分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线(伽马射线)，故B正确。 2、红外夜视镜在美国对伊拉克反美武装力量实施的夜间打击中起到重要作用， 红外夜视镜是利用了( )A.红外线波长长，易绕过障碍物的特点B.红外线的热效应强的特点C.一切物体都在不停地辐射红外线的特点D.红外线不可见的特点 答案：C 解析：一切物体都在不停地辐射红外线，而且温度不同，辐射的红外线强度不同，C正确。 3、关于电磁波谱，下列说法正确的是( )A.电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波B.紫外线的频率比可见光低，长时间照射可以促进钙的吸收，改善身体健康C.X射线和射线的波长比较短，穿透能力比较强D.红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线 答案：AC 解析：无线电波的波长较长，易发生干涉、衍射现象，A正确。紫外线的频率比可见光高，B错误。X射线和射线波长比较短，穿透能力强，故C正确。任何物体都能辐射红外线，D错误。
