电磁波谱选修1-1

二、电磁波谱学习目标知识脉络1．掌握波长、频率和波速的关系．(重点)2．知道电磁波在真空中的传播速度等于光速．(重点)3．掌握电磁波谱的组成．(重点)4．知道电磁波谱各波段的特点及应用．(难点)波长、频率和波速[先填空]1．概念(1)在波的传播中，凸起的最高处，叫做波峰．凹下的最低处叫做波谷．相邻的两个波峰(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．波长、频率和波速的关系波长、频率和波速三者的关系是：波速＝波长×频率．3．若电磁波的波长、频率、波速分别为λ、f、c，则c＝f_λ.电磁波在真空中传播的速度为c，其值为3.0×108_m/s.[再判断]1．波在传播过程中，频率不变．(√)2．电磁波在真空中的速度最大，其值为3.0×108 m/s.(√)3．电磁波的速度一定是3.0×108 m/s.(×)[后思考]1．当波从一种介质进入另一种介质时，若波速变小，波长如何变化？【提示】波在传播过程中频率不变，由v＝fλ知波长变小．2．不同频率的电磁波在真空传播速度相同吗？【提示】相同．不同频率的电磁波在真空中的速度最大，都是光速c.1．描述波的物理量波长(λ)、频率(f)、波速(v)．2．波长、频率与波速之间的关系波速＝波长×频率，即v＝λf.(1)频率由波源决定，与介质无关，波长、波速的大小与介质有关．所以同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变，波速、波长发生改变，在介质中的速度都比在真空中速度小．(2)不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同．(3)在真空中传播时，不同频率的电磁波的速度都相同：v＝c.1．在真空中传播的波长为15 m的电磁波，进入某一介质中传播时，若传播速度为2×108 m/s，则该电磁波在该介质中的波长是多少？【导学号：46852077】【解析】电磁波在不同介质中传播时频率不变，所以其波长比为λ1λ2＝cv.所以λ2＝vλ1c＝2×108×153×108m＝10 m.【答案】10 m2．波长为0.6 μm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＝xt可求得时间，可根据电磁波波长、频率、波速的关系式c＝λf求得频率，其中t＝xc＝103×108s＝3.33×10－8 s，由c＝λf得f＝cλ＝3×1086×10－7Hz＝5×1014 Hz.【答案】t＝3.33×10－8 s f＝5×1014 Hz1．电磁波从一种介质进入另一种介质其频率不变．2．电磁波在介质中传播其速度与介质有关，与频率也有关，但v＝fλ仍适用．3．在不严格情况下，光在空气中速度可认为等于真空中光速c.电磁波谱[先填空]1．电磁波谱(1)概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱．不同的电磁波由于具有不同的频率(或波长)，才具有不同的特性．(2)无线电波：波长大于1_mm的电磁波：用于通信和广播．(3)红外线：红外线是一种光波，它的波长比无线电波短，比可见光长，所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强．(4)可见光：不同颜色的光是波长(或频率)范围不同的电磁波．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，剩下的红光、橙光透过大气层射入我们的眼睛．(5)紫外线：人眼看不到比紫光波长更短的电磁波，紫外线有较高的能量，因此可用来灭菌消毒，在紫外线的照射下，许多物质会发出荧光．(6)X射线和γ射线：比紫外线更短的电磁波X射线具有穿透作用，可以用于人体透视，也可以检查金属部件内部有无缺陷．γ射线具有更强的穿透作用，可以在医学上用来治疗癌症，也可以检查金属部件的缺陷．2．电磁波具有能量，电磁波是物质存在的一种形式．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剧烈运动，内能增加，温度升高．3．太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域内，波长在黄绿光附近，辐射的能量最强．[再判断]1．红外线的波长大于紫外线的波长．(√)2．紫外线可以用来灭菌消毒．(√)3．验钞机发出的是红外线．(×)[后思考]1．可见光是由哪几种色光组成？【提示】可见光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光组合而成．2．红外体温计不与人体接触就能测体温，为什么？【提示】一切物体都在不停地辐射红外线，且温度越高，辐射的红外线越强，人体当然也是这样，这就是红外体温计的原理，因此，红外体温计不与人体接触就可测体温．1．电磁波谱是把电磁波按波长由大到小的顺序排列起来的图表．顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．它们共同构成了范围广阔的电磁波谱．2．电磁波谱中各种波段的特征用途比较如下表：电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线伦琴射线γ射线特性波动性强热作用强感光性强化学作用荧光效应穿透力大穿透力最强用途通信广播、导航加热、遥测遥感、红外摄像、红外制导照明、照相等杀菌消毒、治疗皮肤病等检查、探测、透视、治疗探测、治疗产生机理振荡电路中自由电子的周期性运动原子外层电子受到激发原子内层电子受到激发原子核受激发说明振荡电路中产生一切物体都能辐射由七种色光组成一切高温物体都能辐射伦琴射线管中高速电子流射至阳极产生放射性元素衰变时产生递变规律―→频率变大，衍射能力减弱3．近来军事行动中，士兵都配戴“红外夜视仪”，以便在夜间也能清楚地看清目标，这主要是因为()【导学号：46852078】A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体B．一切物体均不停地辐射红外线C．一切高温物体不停地辐射红外线D．“红外夜视仪”发射出γ射线，放射性物体受到激发而发出红外线【解析】一切物体都不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出来的红外线不同．采用红外线接收器，可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，而且不受白天和夜晚的影响．故选B.【答案】 B4．(多选)对红外线的作用及来源正确的说法有()A．一切物体都在不停地辐射红外线B．红外线有很强的荧光效应C．红外线最显著的作用是热作用D．红外线容易穿过云雾、烟尘【解析】一切物体都在不停地辐射红外线，且热物体比冷物体的红外线辐射本领大，选项A正确；荧光效应是紫外线特性，红外线没有，红外线的显著作用是热作用，选项B错误，选项C正确；红外线波长较长，衍射能力比较强，选项D正确．故选A、C、D.【答案】ACD5．我国进行第三次大熊猫普查时，首次使用了全球卫星定位系统和RS卫星红外遥感技术，详细调查了珍稀动物大熊猫的种群、数量、栖息地周边情况等，红外遥感利用了红外线的()【导学号：46852079】A．热效应B．相干性C．反射性能好D．波长较长，易衍射【解析】红外线的波长较长，衍射现象明显，容易穿透云雾、烟尘，因此被广泛应用于红外遥感和红外高空摄影，故选项D对．【答案】 D1．电磁波谱是根据波长(或频率)来划分和命名的．2．所有的电磁波在真空中的传播速度均为3×108 m/s.第二节、电磁波谱教学目标：1、掌握波长、频率和波速的关系。

二、电磁波谱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跟光速相同，即c ＝3.0×108 m/s。

2．了解电磁波谱是由无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等组成的，能够知道它们各自的特点与重要应用。

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。

4．了解寻找地外文明的主要历史和当前的进展。

水波和电磁波都是波，它们有什么共同的特性和不同呢？在实际中有什么特殊的应用呢？提示：水波、电磁波都是波，它们都有波具有的一切特性，例如：都能发生干涉、衍射、反射、折射等。

它们也有很多不同点，例如：水波是机械波，传播需要介质，而电磁波传播不需要介质。

1．波长、频率和波速(1)概念①在波的传播中，凸起的最高处，叫做______。

凹下的最低处叫做____。

相邻的两个波峰(或波谷)的距离叫______。

②在一秒内所通过两次波峰或波谷的______叫波的频率。

③波的传播快慢用______来表示。

(2)波长、频率和波速的关系：波长、频率和波速三者的关系式为______________。

(3)电磁波在真空中传播的速度为c，其值为____________________________________。

2．电磁波谱(1)无线电波无线电波是波长大于1 mm(频率小于300 000 MHz)的电磁波，无线电波主要用于通信和广播。

在生活和科研上也有着广泛的应用。

(2)红外线①红外线是一种光波，波长比可见光的波长____，比无线电波波长____。

②红外线____引起人的视觉；一切物体都会辐射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射____。

③红外线的主要作用：红外线遥感、勘测地热、寻找水源、监测森林火灾、预报风暴和寒潮。

(3)可见光可见光的波长在__________之间，能引起人的______。

(4)紫外线紫外线也是不可见光，比可见光的波长短，波长在5～400 nm之间。

紫外线的显著作用是化学作用。

4.2 电磁波谱[学习目标定位] 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跟光速相同，即c＝3.00×108 .2.了解电磁波谱是由无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线组成的，能够知道它们各自的特点与主要应用.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．知识点一、波长、频率和波速1．概念(1)在一列波中，凸起的最高处叫做波峰；凹下的最低处叫做波谷．邻近的两个波峰(或波谷)的距离叫做波长．(2)频率：在1s内所通过波峰或波谷的次数．(3)波速：表示波的传播快慢．2．波长、频率和波速的关系波长、频率和波速三者的关系式为波速＝波长×频率．二、电磁波谱1．电磁波谱：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．无线电波(1)无线电波是波长大于1 (频率小于300 000 )的电磁波．(2)无线电波主要用于通信和广播．3．红外线(1)红外线是一种光波，波长比可见光的波长长，比无线电波的波长短．(2)红外线不能引起人的视觉：一切物体都会发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强．(3)红外线的主要作用：红外线遥感、勘测地热、寻找水源、监测森林火灾、预报风暴和寒潮、加热物体．4．可见光可见光的波长在700 ～400 之间，能引起人的视觉．5．紫外线紫外线也是不可见光，波长比可见光的短，波长范围为5 ～400 .紫外线的显著作用是化学作用．紫外线可以灭菌消毒，人体接受适量的紫外线照射，能促进钙的吸收．紫外线还有荧光效应．6．X射线和γ射线X射线和γ射线的波长比紫外线短．X射线对生命物质有较强的作用，过量的辐射会引起生物体的病变．X射线具有穿透作用，可以用于人体透视．γ射线具有更高的能量，在医学上可以用来治疗癌症、探测金属部件内部的缺陷．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．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．2．太阳辐射中含有可见光、红外线、紫外线、X射线、γ射线、无线电波．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．眼睛正好能感受这个区域的电磁辐射.知识探究一、波长、频率和波速1．关系：v＝λf.2．电磁波的波长(λ)、波速(c)及频率(f)的关系：c＝λf.(1)电磁波在真空中的速度为光速，c＝3.00×108 .(2)电磁波的频率越大，波长越短．3．影响波速的因素电磁波与机械波不同，它的传播速度与介质和频率有关，而机械波的传播速度只与介质有关．二、不同波长电磁波的比较名称特性无线电波红外线可见光紫外线X射线γ射线主要应用通信、广播红外探测器、红外体温计引起视觉灭菌、消毒、防伪医学透视、安检、金属探伤治疗疾病、金属探伤真空中的速度都是c＝3.00×108频率小→大同介质中速度大→小例题一、波长、频率和波速的关系例1如图1所示为一个同学敲打水面形成的水波示意图，通过测量得到相关数据标记在图上，请回答：图1(1)A、B、C、D四点中哪个点在波峰，哪个点在波谷？(2)已知图中水波传播的速度为1 ，根据图中数据计算该水波的频率为多少？答案(1)C点A点(2)针对训练频率为5×1014 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？在这个距离中有多少个波长？答案 3.3×10－8 s 1.7×107个解析该红光的波长由c＝λf得，λ＝＝m＝6.0×10－7 m．传到眼睛需要的时间是t＝＝s ＝3.3×10－8 s，在这个距离中的波长数有n＝＝＝1.7×107个．二、电磁波的应用例2下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象．请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上．(1)X光机，.(2)紫外线灯，.(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用．A．光的全反射B．紫外线具有很强的荧光作用C．紫外线具有杀菌消毒作用D．X射线具有很强的穿透力E．红外线具有显著的热效应F．红外线波长较长，易发生衍射解析(1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大伤害的X射线，选D.(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，因此选C.(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，因此选E.答案(1)D(2)C(3)E。

高中物理选修1-1知识点选修1-1知识点一、电磁现象与规律46.电荷电荷守恒定律1) 自然界中只存在正电荷和负电荷两种电荷。

例如，当玻璃棒与丝绸摩擦时，玻璃棒带正电；橡胶棒与毛皮摩擦时，橡胶棒带负电。

2) 自然界中两种电荷的总量是守恒的。

使物质带电的过程，就是使电荷从一个物体转移到另一个物体（如摩擦起电和接触带电），或者是从物体的一部分转移到另一部分（静电感应）。

不管何种方式，电荷既不能创造，也不能消失，这就是电荷守恒定律。

3) 自然界任何物体的带电荷量都是元电荷（e=1.6×10^-19C）的整数倍。

电子、质子的电荷量都等于元电荷，但电性不同，前者为负，后者为正。

元电荷是指“电荷量”，不是电子或质子等实物粒子。

4) 使物体带电的方法有三种：接触起电、摩擦起电、感应起电。

47.库仑定律1) 库仑定律的成立条件是真空中静止的点电荷。

2) 如果带电体间距离比它们自身线度的大小大得多，以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体可以看成点电荷。

3) 库仑定律的内容是：真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力，跟它们电荷量的乘积成正比，跟它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

4) 库仑定律的公式为：F=kQ1Q2/r^2，其中k=9.0×10^9N·m^2/C^2.48.电场、电场强度和电场线1) 电场是电荷之间的相互作用通过特殊形式的物质——电场发生的。

电荷的周围都存在电场，它看不见、摸不着，但客观存在。

电场对放入其中的电荷有力的作用。

2) 电场强度是反映电场力的性质的物理量。

它的大小由定义式E=F/q（与F、q无关）决定，其中q为检验电荷，E与q、F无关；方向与正电荷受力方向相同。

3) 电场线的特点是假想的（不存在）、不相交、不闭合。

电场线从正电荷或无穷远出发，终止于无限远或负电荷。

各点的切线方向反映场强的方向，疏密程度反映场强的大小。