高中物理第3章电磁振荡与电磁波第五节电磁波的应用素材粤教版3-4!
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电磁波的应用――雷达原理及应用1.雷达概述雷达,英文单词radar中文译音,即radio Detection and ranging〔无线电发现和测距〕开头字母组成,早期的雷达就是用来发现目标和测量目标距离,那么雷达在什么时间、什么情况下出现的呢?二十世纪初,无线电技术的迅速发展,得力于人们对电磁波的不断深化认识,同时人们对电磁波的应用也不断扩大。
电磁波帮助人类将通信距离伸展几千公里,是一个很好的例子。
那么,能否利用电磁波实现对运动物体的远距离测量呢?人们从蝙蝠这一动物得到启发,它利用喉部发出的超声波,通过障碍物如虫、飞蛾的反射,再被耳朵接收,从而发现目标。
利用电磁波探测目标是在二十世纪三十年代后期出现的。
1934年,英国科学家R.W瓦特在对地球大气层进行无线电回波信号研究时,偶然发现荧光屏上有一串明亮的光点。
经过反复试验,证实了这些光点正是实验室附近某幢大楼的反射回波信号。
这个意外的发现,使他萌发了利用无线电回波探测移动目标的设想。
1935年由瓦特和其他英国电气工程师研制的第一部用于探测飞机的雷达,虽然探测距离只有几十公里,但却开辟了利用电磁波探测和定位的道路。
第二次世界大战却给刚刚诞生的雷达事业提供了良好的发展机会。
大战开始阶段,雷达作为一种新型防御系统用来预报敌机的入侵,当时在德国飞机狂轰滥炸的威胁下,英国根据瓦特的建议在沿海地带建起了许多雷达站,用来预报来犯敌机的数量,航向和距离。
这是雷达首次投入使用。
而随后太平洋战争爆发,著名的"珍珠港"事件给美国了沉重的一课,使他们从轻视雷达神奇作用的迷梦中惊醒过来。
1941年12月7日,美国夏威夷海军基地风平浪静,谁会想到一场著名的偷袭战的来临,而战前美国的雷达预警确有一群来犯的日本飞机。
而美国人的猛醒又给日军以沉重的打击。
在随后爆发的中途岛海战中,美国打了一个漂亮的报复仗,而在其中,雷达也帮了不少美国的忙。
在战争中逐渐成长起来的雷达,不断接受战争的洗礼,因此越发变得成熟完美。
电磁波谱无线电波波长从3000米到10^—3米,一般的电视和无线电广播、手机等的波段就是用这种波;微波波长从1米到0.1厘米,这些波多用在雷达或其它通讯系统;红外线波长从10^-3米到7。
8×10^-7米;红外线的热效应特别显著;可见光这是人们所能感光的极狭窄的一个波段。
可见光的波长范围很窄,大约在7600 ~4000埃(在光谱学中常采用埃作长度单位来表示波长,1埃=10^—10米).从可见光向两边扩展,波长比它长的称为红外线,波长大约从7600直到十分之几毫米。
光是原子或分子内的电子运动状态改变时所发出的电磁波。
由于它是我们能够直接感受而察觉的电磁波极少的那一部分,波长从(7。
8~3。
8)×10^—7米。
紫外线波长比可见光短的称为紫外线,它的波长从(380~10)×10^—9米,它有显著的化学效应和荧光效应.这种波产生的原因和光波类似,常常在放电时发出。
由于它的能量和一般化学反应所牵涉的能量大小相当,因此紫外光的化学效应最强;红外线和紫外线都是人类看不见的,只能利用特殊的仪器来探测.无论是可见光、红外线或紫外线,它们都是由原子或分子等微观客体激发的。
一方面由于超短波无线电技术的发展,无线电波的范围不断朝波长更短的方向发展;另一方面由于红外技术的发展,红外线的范围不断朝长波长的方向扩展。
日前超短波和红外线的分界已不存在,其范围有一定的重叠;伦琴射线这部分电磁波谱,波长从(10~0。
01)×10^—9米。
伦琴射线(X射线)是电原子的内层电子由一个能态跳至另一个能态时或电子在原子核电场内减速时所发出的;X射线,它是由原子中的内层电子发射的。
随着X射线技术的发展,它的波长范围也不断朝着两个方向扩展。
在长波段已与紫外线有所重叠,短波段已进入γ射线领域。
放射性辐射γ射线的波长是认1左右直到无穷短的波长;γ射线(伽马射线)是波长从10^—10~10^-14米的电磁波.这种不可见的电磁波是从原子核内发出来的,放射性物质或原子核反应中常有这种辐射伴随着发出。