2018版高中物理 第6章 電磁波與信息時代 第1節(jié) 電磁波載息傳萬里學(xué)案 魯科版選修1-1

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1、第1節(jié)　電磁波載息傳萬里 學(xué)　習(xí)　目　標(biāo) 知　識　脈　絡(luò) 1.知道電磁波可分為γ射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線和無線電波．知道無線電波的波長范圍．(重點) 2.知道無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．(重點、難點) 3.了解并能列舉無線電波的常見應(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(或頻率)按照一定順序排列成的譜線稱為電磁波譜． 2．波長和頻率是描述電磁波的兩個基本物理量，對某一電磁波兩者成反比． 3．按照波長由小到大的順序排列，電磁波可分為γ射線、X射線、紫外線、

2、可見光、紅外線和無線電波．可見光只占電磁波譜中很小的一部分． 4．無線電波：在電磁波譜中，波長大于1_mm范圍屬于無線電波．無線電波按其波長由小到大又可分為微波(波長10－3～10 m)、短波(波長10～50 m)、中短波(波長50～200 m)、中波(波長200～3 000 m)和長波(波長3 000～30 000 m)． 1．在電磁波家族中，γ射線的頻率最高．(√) 2．電磁波是看不見的，可見光不屬于電磁波．(×) 3．紅外線的波長大于紫外線的波長．(√) 紅外體溫計不與人體接觸就能測體溫，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，

3、人體當(dāng)然也是這樣，這就是紅外體溫計的原理，因此，紅外體溫計不與人體接觸就可測體溫． 1．定義 物理學(xué)中把電磁波按波長(或頻率)按照一定的順序排列成的譜線稱為電磁波譜． 2．按波長由小到大的順序：γ射線、X射線、紫外線，可見光、紅外線、無線電波． 3．產(chǎn)生機理 (1)無線電波：振蕩電路中自由電子的周期性運動 (2)紅外線：原子外層電子受到激發(fā) (3)可見光：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＝3×108 m/s，在其他

4、介質(zhì)中的波速小于3×108 m/s. (2)波長：電磁波在一個周期內(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、頻率、波速的關(guān)系：v＝λ·f，即電磁波的波速一定時，頻率與波長成反比． 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→可見光→無線電波 B．無線電波→紫外線→可見光→紅外線→γ射線→X射線 C．紅外線→可見光→紫外線→X射線→γ射線→無線電波 D．γ射線→X射線→紫外線→可見光→紅外線→無線電波 【解析】　對同一電磁波，其波長和頻率成反比，按波長由小到大或按頻率由大到小的順序均為：γ

5、射線→X射線→紫外線→可見光→紅外線→無線電波，故選項D正確． 【答案】　D 2．關(guān)于電磁波的說法中，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不同 C．頻率高的電磁波其波長較長 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＝3×108 m/s，故A錯誤．由v＝λf得，頻率不同的電磁波，波長也不同，B正確，且頻率與波長成反比，C錯誤． 【答案】　B 3．下列說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：18152120】 A．頻率越高的

6、電磁波傳播速度越大 B．波長越短的電磁波傳播速度越大 C．頻率越高的電磁波，波長越短 D．波長不同的電磁波，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均無關(guān)，A、B、D均錯誤，電磁波的頻率和波長成反比，C正確． 【答案】　C 無線電波的傳播及應(yīng)用　電磁輻射的危害 1．無線電波的傳播 (1)地波：沿地球表面?zhèn)鞑サ臒o線電波稱為地波．長波和中波靠地波傳播．無線電波的波長越長(即頻率越低)，地面的吸收越小． (2)天波：靠大氣中電離層的反射傳播的無線電波稱為天波．天波適合長波、中波和短波，但電離層對中波和長波的吸收太強，因此天波最適合短波的傳播

7、． (3)空間波：像光束那樣沿直線傳播的無線電波稱為空間波．遠(yuǎn)距離傳播要借助中繼站．適合于微波和超短波． 2．無線電波的應(yīng)用 (1)無線電廣播、電視：應(yīng)用于無線電廣播的電磁波的波段有長波、中波和短波；應(yīng)用于電視的無線電波段是微波． (2)雷達(dá)：雷達(dá)是利用無線電波測定物體位置的無線電設(shè)備，傳統(tǒng)的雷達(dá)的工作波長為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、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)過程控制和信息傳輸系統(tǒng)失控，它干擾廣播、電視收聽，甚至直接危害人體健康． (2)人體長時間接收過量的電磁波輻射后，會出現(xiàn)頭

8、痛、頭暈、疲倦無力等癥狀．輻射強度越大，頻率越高，距離越近，接觸時間越長，對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．聆聽音響時，會因手機的使用而造成不愉快的感覺．(√) 當(dāng)你走在路上或坐在汽車?yán)?，手持移動電話向千里之外的親友發(fā)出問候，介紹你的學(xué)習(xí)、生活、見聞的時候，當(dāng)你從電話屏幕中見到親友的時候，你想知道這聲音和影像是怎樣傳送的嗎？ 圖6-1-1 【提示】　麥克斯韋電磁場理論認(rèn)為，變化的電場周圍能產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍能產(chǎn)生電場，電場和磁場相互交替，形成電磁場，電磁場向外傳播就形成了電磁波，在電磁波中加載上聲音、圖像等信號就可以傳

9、播出去． 1．無線電波三種傳播方式的比較 傳播方式 概念 優(yōu)點 缺點 適用波段 地波 沿地球表面?zhèn)鞑サ臒o線電波 比較穩(wěn)定 傳播過程中消耗部分能量 長波段和中波段 天波 靠大氣中電離層的反射傳播的無線電波 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)行測距、定位的儀器． (2)在發(fā)射端，把電磁脈沖——持續(xù)時間很短的電磁波發(fā)射出去，如途中碰到物體，就會反射回來一部分電磁波．測定發(fā)

10、射波與反射波之間的時間差，便可確定物體的位置． (3)如果反射脈沖信號是在發(fā)射脈沖信號后Δt的時間收到的，則目標(biāo)距離雷達(dá)為s＝cΔt.根據(jù)信號的方向和仰角，還可以確定目標(biāo)的方位． 4．關(guān)于無線電波傳播方式——地波，下列說法不正確的是(　　) A．所有的無線電波都能很好地繞過幾乎所有的障礙物 B．地波傳播方式比較適合于長波段和中波段 C．無線電波的波長越長，地面的吸收就越小 D．地面的電性質(zhì)在短時間內(nèi)不會有大的改變，因此地波的傳播比較穩(wěn)定 【解析】　當(dāng)電磁波的波長大于或相當(dāng)于障礙物的尺度時，可繞過障礙物，短波和微波的繞射能力很差，故A錯，由地波的特點可判定B、C、D均正確．

11、【答案】　A 5．雷達(dá)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中重要的軍事裝備，若雷達(dá)向飛機發(fā)出的微波從發(fā)射到反射回來的時間為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______ m/s，此時飛機與雷達(dá)的距離為 ______ m. 【解析】　微波的傳播速度為3×108 m/s， 從發(fā)射到接收， 微波走過的路程為s＝vt＝3×108×52×10－6 m＝15 600 m. 所以飛機與雷達(dá)距離為＝7 800 m. 【答案】　3×108　7 800 6．(多選)下列說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：18152121】 A．微波和超短波一般采用空間波傳播 B．視頻傳輸、移動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、C錯，空間波在傳播過程中受外界干擾小，視頻傳播、移動電話、雷達(dá)等都主要采用空間波．故B錯、D對，故選A、D. 【答案】　AD 無線電波在沿地面或在大氣層中傳播時，由于不同波長的無線電波衍射和波被吸收的特點各不相同，不同波長的無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. 5