【精品课件教案PPT】 光学基础(1)电磁波谱

【例 1】 (单选)(2013· 北京市夏季会考)电磁波在空中的传播速 度为 v.北方交通广播电台的频率为 f，该电台所发射电磁 波的波长为 ( v A. f 答案 A 1 B.vf f C.v D．vf )
v 解析 由公式 v＝λf，可得波长 λ＝ f ，选项 A 正确．
针对训练
(2013·云南省学业水平考试)英国物理学家麦克
灭菌． ②用于紫外分析，检查物质的成分，发现杂质． ③用于制造发光效率很高的荧光灯． (3)防范：人体不能经受照射时间太长、强度太大的紫外辐射，
它会使人的皮肤发生病变．
7．X射线 (1)X射线是比紫外线波长更短的电磁波，又称为伦琴射 线．因为它是伦琴于1895年首先发现的．X射线的波长
范围为0.001～10 nm.X射线是原子 内层电子
短波．
3．微波
(1)微波具有传输容量 大 (2)用途 ①军事上具有重要意义的各种雷达主要用 微波 (米波、 厘米波)发射信号与接收信号．雷达的主要功能是发现 、 抗干扰 等特性．
目标与测定目标的 位置
．
②微波可以作为一种新型电磁能量，因为微波与物质作 用时有热效应和生物效应． (3)微波照射到人体的功率过强、时间过长，就会对人体 造成伤害，可能引发某些疾病．
c＝
λf
二、电磁波的不同波段及其用途 1．电磁波谱划分的七个波段： 无线电波 、微波、红
外辐射(红外线)、可见光、紫外辐射(紫外线)、X射线(伦 γ射线 琴射线)、
2．无线电波 (1)无线电波处于电磁波谱波长最 长 、频率最低的波 段．无线电波多利用 电磁振荡 电路产生． ．
(2)无线电波4．红外线辐射
(1)红外辐射俗称“红外线”，其波长范围为0.75～1000 μm.

根据雷达的工作原
理可知,只要照射到飞机上的电磁波不被反射回雷达,就不会被探测
到,所以飞机要实现对雷达隐身,主要措施有:(1)在机身上涂吸收雷
达波的涂层。(2)使机身呈多面体状,让雷达波反射到其他方向。(3)
经过特殊设计使雷达波能穿过机身而不被反射等。
二、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。
(2)根据显示屏上发射波和目标反射波的时间差可计算雷达与目标Fra bibliotek的距离。
解析:由题图知,比较远时,脉冲波显示的距离为 s= 0 =
3×108 ×4×10-4
2
2
m=6×104 m
当到达正上方后,距离为
0 '
s'= 2
=
3×108 ×2×10-4
2
m=3×104 m
由于开始时飞机在斜上方,后来飞机到达正上方,所以飞机的速
输。
(2)用光缆通信,由于光的频率高,所以承载的信息量大,同时光
缆传输有抗干扰能力强、损耗小、通信质量高的特点。
2.雷达是怎样测定物体位置的?
答案:根据发射和接收到无线电波的时间 t 确定距离,再结合发
射无线电波的方向确定物体位置。
典题例解
【例 1】雷达测距防撞控制系统是用脉冲电磁波来测定目标的
位置和速度的设备,某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方
(2)雷达的工作原理:
雷达利用微波遇到障碍物的反射现象来测定物体位置。根据

发射无线电波到接收反射波的时间 t,确定障碍物的距离 s= 2 ,再根
据发射无线电波的方向和仰角,可以确定障碍物的位置。
(3)移动电话、因特网也是利用电磁波来传输信息的。
预习交流 1

4.4 电磁波谱
学习目标
1.了解什么是电磁波谱，知道各种可见光和不可见光与无线电波一 样， 也是电磁波. 2.了解不同波长电磁波的特性及其主要用途.
一、电磁波谱
电磁波谱：按电磁波的波长或频率高低的顺序把它们排列成谱。 电磁波谱中按波长由大到小(频率由小到大)的顺序，依次是无线 电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，如图所示。
非接触红外测温仪
亚马孙热带雨林大火遥感监测报告
非接触红外测温仪
亚马孙热带雨林大火遥感监测报告
四、可见光
能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波称为可见光。 如：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色光。 波长范围：400nm～760nm 特性：能作用于眼睛并引起视觉 应用：照明、摄影等
各色光在真空中的波 长和频率
THANK YOU .
六、伦琴射线（X射线）和γ射线
波长比紫外线更短的电磁波就是X射线和γ射线了。 ①X射线：10-8m~10-12m ②γ射线：小于10-10m 2．特性：穿透力很强。 3．应用：X射线：医学成像、工业探测等。 γ射线：杀伤力大、摧毁病变细胞、探测金属构件内部的缺陷、核爆 炸、无声武器等。
X射线照射下的鱼
1.2019年12月18日8时14分，四川内江市资中县发生地震。为了将埋在
倒塌建筑中的被困者迅速解救出来，救援队在救援过程中使用生命探
测仪来寻找被压在废墟中的大量伤员，这种仪器主要是接收人体发出
的( B )
A.可见光
B.红外线
C.紫外线
D.声音
2.(多选)无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来，形 成了范围非常广阔的电磁波谱，不同的电磁波表现出的特性不同，因而 其用途也不同。下列说法正确的是 (ACD) A.红外线、紫外线、X射线和γ射线在真空中传播的速度均为3×108 m/s B.红外线应用在遥感技术中，是利用它穿透本领强的特性 C.紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度 D.日光灯是紫外线的荧光效应的应用

三.太阳辐射
阳光从太阳辐射出来，其中含有可见光，还有无线电波、 红外线，也有紫外线、X射线、γ射线。太阳辐射的能量 集中在可见光、红外线和紫外线三个区域。从图中可以 看到，波长在5.5×10－7m的黄绿光附近，辐射的能量最 强。我们的眼睛正好对这个区域的电磁辐射最敏感。眼 睛把太阳在最强辐 射区的辐射作为自己 的接收对象，这样就 能看到最多的东西， 获得最丰富的信息。 读到这里，你是否又 一次感受到了自然万 物的绝妙与和谐？这是巧合呢，还是生物进化的结果
典型例题
例7.下列有关电磁波的说法中正确的是( B ) A．电磁波谱中最难发生衍射的是无线电波 B．电磁波谱中最难发生衍射的是γ射线 C．频率接近可见光的电磁波沿直线传播 D．以上说法都不正确 例8.(多选)下列说法中符合实际的是( BD ) A．在医院里常用X射线对病房和手术室消毒 B．医院里常用紫外线对病房和手术室消毒 C．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用紫 外线有较好的分辨能力 D．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用红 外线有较好的穿透云雾烟尘的能力
04.电磁波谱 图片区
电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、 X射线、γ射线等。太阳辐射中就包含了波长不同 的各种各样的电磁波。
一.电磁波谱 电磁波谱：按电磁波的波长大小或频率高低的顺 序把它们排列成的谱
波长变短，频率变大，波动性变弱，粒子性变强
一.电磁波谱 1.无线电波：把波长大于1mm（频率低于300GHz） 的电磁波称作无线电波
祝你学业有成
2024年4月28日星期日8时21分5秒
红外线测温
红外线感应门
一.电磁波谱
夜视仪
红外线照片
卫星遥感成像
遥感照片
一.电磁波谱
2.红外线： 应用：③红外线加热

A、红外线、紫外线、可见光、γ射线 B、γ射线、紫外线、红外线、可见光 C、γ射线、紫外线、可见光、红外线 D、红外线、可见光、紫外线、γ射线
2、对红外线的作用和来源正确的叙述有（ACD ）
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、物体温度越高，其辐射出的红外线越强
与物质的密度有关，进行对人体的透视和检查 部件的缺陷；
γ射线的穿透本领更大，在工业和医学等领域
有广泛的应用，如探伤，测厚或用γ刀进行手 术．
小结
二、电磁波谱
1、电磁波谱 ：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
2、波长从大到小的顺序：无线电波、光波（红 外线、可见光、紫外线）、X射线、γ射线
能
量
的
相
对 大
紫外线 可见光
小
红外线
黄绿光
0
400
800
1200
1600
2000 波长λ/nm
关于电磁波谱的几点强调
3、频率(波长)不同的电磁波表现出作用不同． 红外线主要作用是热作用，可以利用红外线来
加热物体和进行红外线遥感； 紫外线主要作用是化学作用，可用来杀菌和消
毒； 伦琴射线有较强的穿透本领，利用其穿透本领
（2）由德国物理学家里特于1801年首 先发现的，一切高温物体发出的 光中，都有紫外线。
显著作用：A、荧光，B、化学作 用，C、杀菌消毒
பைடு நூலகம்
利用紫外 线的荧光 作用检验 人民币的 真伪
紫外线杀 菌灯
防紫外线雨伞
5、伦琴射线
(1)伦琴射线（X射线）是一种波长比
紫外线更短的不可见光。 X射线波长：10－8m ----10－12m

● 80年代初，科学家发明了硅太阳能电池，如果在太 空设立太阳能卫星电站，可24小时发电，且不受昼夜 气候的影响．利用微波——电能转换装置，将电能转换 成微波向地面发送，卫星电站的最佳位置在离地 1100km的赤道上空，微波定向性很好，飞机通过微波 区不会发生意外，但微波对飞鸟是致命的．可在地面 站附近装上保护网或驱逐音响，不让飞鸟通过．预计 在21世纪初地球上空将建起卫星电站．(地球半径R＝ 6400km)
●( 3 ) 靠 天 空 中 的 卫 星 转 发 的 传 播 ， 这 类 波 波 长 很 短 ， 频 率很大，直线传播，能穿过大气层，它不太受天气影 响，传播距离较大，较稳定(卫星通讯等)．
●还有一类用光缆进行传播，这类传播保密性好，频率 越大，传播的信息量越大，一般用于军事，或高保密 行业．
●(1)电磁波谱
D．机械波
● (4)飞机外壳对微波的哪种作用，使飞机安全无恙
● A．反射
B．次声波
● C．电磁波
D．机械波
● (5)微波对飞鸟是致命的，这是因为微波的
()
● A．电离作用
B．穿透作用
● C．生物电作用
D．产生强涡流
●( )
解析：(1)太阳能电池是把光能转化为电能的装置；
(2)据 v＝ GrM，第一宇宙速度 v1＝7.9km/s，设卫星
●①按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫电磁波 谱．
●②按频率由小到大的顺序排列电磁波谱：无线电波，红外线，可 见光，紫外线，X射线，γ射线．
●(2)不同电磁波的特性和用途
●①无线电波：频率小于300 GHz的电磁波用于通信和广播，射电 望远镜．
●② 红 外 线 ： 一 切 物 体 都 发 射 红 外 线 ． 主 要 用 途 是 ： 烘 干、红外遥感、测温、夜视仪．

第 【四 人章 教版】4.电电磁磁波波谱谱p—pt2-0精20美-2课02件1（1P新P T教-材精）品 人课教件版（ （实用20版19 ）高中 物理选 择性必 修第二 册课件 (共18 张PPT) - 副本
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2.特性
(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 红外线、可见 光和紫外线 X 射线 γ 射线
振荡电路中电子周期性运动产生
原子的外层电子受激发后产生
原子的内层电子受激发后产生 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技
术,紫外线用于杀菌消毒,X射线应用于医学上的X光照相,γ射线用
于检查金属部件的缺陷等。
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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射线具有很强的贯穿力
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
第 【四 人章 教版】4.电电磁磁波波谱谱p—pt2-0精20美-2课02件1（1P新P T教-材精）品 人课教件版（ （实用20版19 ）高中 物理选 择性必 修第二 册课件 (共18 张PPT) - 副本

晴朗的天空看起来是蓝色的，是由于波长较短的光比波长 较长的光更容易被散射．傍晚的阳光比较红，是由于大气对波 长较短的蓝光、紫光比对波长较长的红光、橙光吸收较强的缘 故．
(4)紫外线： 紫外线也不是可见光，其波长比紫光还短，波长范围约为 5～370 nm.一切高温物体发出的光中都含有紫外线．紫外线的显 著特征是化学作用，能杀死多种细菌，具有消毒功能．而且促 使人体合成维生素 D，但不能过多照射．
差距点睛：1.太阳辐射的电磁波以可见光为主； 2．紫外线、红外线相对较多； 3．黄绿光的能量最强——人眼对黄绿光感受能量较多．
【例 4】 随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的 视线．小到手表、手机，大到电脑、电动汽车的充电，都已经 实现了从理论研发到实际应用的转化．下图给出了某品牌的无 线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图．关于无线充 电，下列说法正确的是( C )
第三章
电磁振荡与电磁波
4 电磁波与信息传递
5 电磁波谱
01课前自主学习 03课堂效果检测
02课堂考点演练 课时作业
一、电磁波与信息传递 1．电磁波的传输：可以通过电缆、光缆进行有线传输，也 可实现无线传输．电磁波的频率____越__高______，相同时间内传递 的信息量越大．
2．电磁波的应用实例 (1)电视广播的发射和接收过程
(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， 因此选择 E.
电磁波在生产、生活和国防中应用广泛，联系实际的试题较 多，要提高自己应用知识的能力，在学习过程中要多积累相关素 材，并加以分析利用．
下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是( D ) A．红外线和 X 射线都有很强的穿透本领，常用于医学上透 视人体 B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康 C．电磁波中频率最大的为 γ 射线，用它来做衍射实验现象 最明显 D．紫外线和 X 射线都可以使感光底片感光

电磁波谱
一、波长、周期、频率和波速 水波旳涟漪，音乐旳律动，光旳缤纷色彩，他们 有共同之处吗？ 波动
例如：水波
1、波长（λ）：相邻两个波峰（波谷）旳距离。
单位：米（m）
2、周期（T）：波峰（波谷）传播一种波长旳距离 所用旳时间。 单位是秒（s)
3、频率（f）：1s内波峰（波谷）经过旳次数。 单位是赫兹(Hz)
f不变
2、电磁波谱 按电磁波旳波长或频率大小旳顺序把它们排 列成谱，叫电磁波谱。
（1）无线电波 ①波长不小于1mm频率不大于 ②分为：长波、中3波0、00短0波0M和H微z波
（1）长波（LW） 特点：长波合适沿地球表面附近旳空间传 播。传播距离远，稳定性和抗干扰性好。 缺陷：发射长波旳设备庞大，造价高。所 以长波极少用于无线电广播，目前，我国 没有民用长波广播电台。 应用：长波多用于超远程无线电通信、潜 艇、远洋航行旳通信、导航等。 （2）中波（MW） 特点：白天中波被电离层几乎全部吸收， 所以，合适沿地球表面附近旳空间传播， 晚上可依托电离层旳反射来传播。 应用：中波多用于城市广播、电报通信。
“CT”机利用X射线 进行扫描成像
例与练
• 8、有些动物夜间几乎什么都看不到，而猫头鹰 在夜间却有很好旳视力。其原因是（ ）
• A．不需要光线，也能看到目旳 • B．本身眼睛发光，照亮搜索目旳 • C．可对红外线产生视觉 • D．可对紫外线产生视觉
猫头鹰对红外 线产生视觉
1MHz 106 Hz
4、波速（v）：波传播旳快慢。
单位是（ m / s ）
1、电磁波旳波速、波长和频率
（2）波长λ
v λ
1、电磁波波速、波长和频率
（2）波长λ
v λ
1、波速、波长和频率旳关系

• 黑体是一个理想的热辐射体，在自然界并不 • 存在，但是在实验室可以近似地制作它，在 • 自然界的某些物体(如太阳)可以看作黑体。
• 2．灰体 • 如果物体的吸收率与波长无关，且为小于l • 的常数，这种物体称灰体。
3．选择性辐射体
如果物体的吸收率(或发射率)随波长 而变，则这物体称做选择性辐射体。
6、若干概念
• （1）辐射能
• 电磁波携带的能量或物体发射的全部能量
• 用来量度辐射做物理功的本领
• （2）辐射通量 单位时间内发射、接收或传播的辐射，与面 积大小有关。
• （3）辐射通量密度
• 通过单位面积的辐射通量 d F
d
dS
w / m2
• （4）出射度 • 辐射体表面射出的辐射通量密度
紫外光谱与可见光谱的能量
• 从上表看出，对于红外光的光量子能量往 • 往不能进行光化学反应，这种光量子被生 • 物组织吸收后，转换为热能，所以以红外 • 光的生物学效应主要是热效应。从可见光 • 开始可以进行光生物学化学反应，波长越 • 短，其热效应越小。
（4）吸收带和大气窗
• 通过大气的太阳辐射或地球大气系统辐射 • 将被大气中某些气体所吸收，这些吸收随 • 波长的变化很大，在某些波段的吸收很 • 强，而在另一些波段的吸收则很弱，在这 • 些吸收最弱的波段，太阳辐射和地球大气 • 辐射可以象光通过窗户那样透过大气，这 • 些波段称做大气窗。
• 2．参数间的关系、使用单位和量子特性 • (1)电磁波各参数的关系 • 电磁波谱通常以波长和频率来表示，真空 • 中存在关系:
• λ是波长，f是频率，c是光速。在真空中 • c=2.997925±0.000003×108m.s-1。 • 每秒约30万公里