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电磁波谱物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。
【教学目的】（一）物理观念1. 知道电磁波的存在；2. 知道电磁波的频率、波长、波速，以及相互间的关系；3. 知道电磁波在生活中的应用（二）科学思维、科学探究通过实验的方法，经历实验观察、分析、归纳的探究过程（三）科学态度与责任通过对生活中电磁波的了解，感悟科学与生活的互动作用，增强社会责任感和使命感【教学重点与难点】各种电磁波的应用教学过程引入新课：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。
因此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。
若按其波长从小到大依次排列,有：γ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。
我们以其中几个为例，来分析一下它们的特性先来看无线电波。
1、无线电波19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在分析和总结前人对电磁现象研究成果的基础土，建立了经典电磁理论。
人类从此进入了无线电时代。
无线电通信的原理是怎样的呢？提问：同学们，你们知道我们的手机是如何实现通信的吗？学生：手机既是个电磁波的接收器，同时也是个电磁波发射器。
可见，手机实际上是一部可移动的无线电通信设备。
移动的手机与不移动的基地台之间构成了一个可移动的无线通信系统。
其工作过程(图14-28)大体是：移动的发话人对手机讲话，手机把声波经变换器转变为电信号，经天线发射出去，载有语言信息的电磁波被基地台接收，经变换器转变为电信号发射给另一移动手机，接收方手机接收电磁波信号，经转换器和发声器转变为声音，为收话人所听到。
（教师补充）2、比微波波长更小的是红外线(infraredray)请学生说说他们对红外线的了解，教师再补充。
选修3-4 第十四章 电磁波第五节 电磁波谱一、单选题1．（2020·浙江绍兴市·高二期末）电焊作业时，会产生对人体有害的电焊弧光。
焊接电弧温度在3000℃时，辐射出大量频率为15z 1.010H ⨯的电磁波，电焊工人作业时，必须佩戴专业的防护头盔，如图所示。
下列说法正确的是（ ）A ．该电磁波的波长为30nmB ．该电磁波具有显著的热效应C ．适量的该电磁波能促进人体对钙的吸收D ．防护头盔的作用仅仅只是为了防止火星溅到头上【答案】C【解析】A ．电磁波即为光波，则波长为73.010m=300nm c fλ-==⨯ 故A 错误；BCD ．波长为300nm 的光属于紫外线，具有化学作用如消毒杀菌，生理作用如适量的紫外线照射能促进钙的吸收，但过强会伤害眼睛和皮肤，故防护头盔的作用不仅为了防止火星溅到头上，且保护眼睛不被紫外线伤害，故BD 错误，C 正确； 故选C 。
2．（2021·江苏高三三模）如图为物理学家拍摄的DNA 分子的X 射线衍射图样，生物学家据此提出DNA的双螺旋结构模型。
下列说法中正确的是（）A．X射线是高速电子流B．X射线的频率比可见光的低C．衍射图样说明了X射线具有粒子性D．拍摄所用X射线的波长与DNA分子大小接近【答案】D【解析】A．X射线是电磁波，故A错误；B．根据电磁波谱，可知X射线的频率比可见光的高。
故B错误；C．衍射图样说明了X射线具有波动性，故C错误；D．发生明显衍射的条件是波长与障碍物的尺寸相差不多，故拍摄所用X射线的波长与DNA分子大小接近。
故D正确。
故选D。
3．（2021·上海宝山区·高三二模）如图，用来治疗脑部肿瘤的射线是（）A．γ射线B．β射线C．α射线D．红外线【答案】A【解析】γ射线，可以化疗，可以用来治疗某些肿瘤，而β射线、α射线、红外线均不能用来治疗肿瘤，故A正确，BCD错误。
故选A。
4．（2021·浙江绍兴市·诸暨中学高二期中）许多先进的军事作战单位安装了有源相控阵雷达，如图所示。
5 电磁波谱无线电频谱和波段划分极低频短波通信频率功能的划分极低频短波通信实际使用的频率范围:1.6 MHz～30 MHz1600 kHz～1800 kHz:主要是些灯塔和导航信号，用来给鱼船和海上油井勘探的定位信号1800 kHz～2000 kHz:160米的业余无线电波段，在秋冬季节的夜晚有最好的接收效果。
2000 kHz～2300 kHz:此波段用于海事通信，其中2182 kHz保留为紧急救难频率。
2300 kHz～2498 kHz:120米的广播波段。
2498 kHz～2850 kHz:此波段有很多海事电台。
2850 kHz～3150 kHz:主要是航空电台使用。
3150 kHz～3200 kHz:分配给固定台。
3200 kHz～3400 kHz:90米的广播波段，主要是一些热带地区的电台使用。
3400 kHz～3500 kHz:用于航空通信。
3500 kHz～4000 kHz:80米的业余无线电波段。
4000 kHz～4063 kHz:固定电台波段。
4063 kHz～4438 kHz:用于海事通信。
4438 kHz～4650 kHz:用于固定台和移动台的通信4750 kHz～4995 kHz:60米的广播波段，主要由热带地区的一些电台使用。
最好的接收时间是秋冬季节的傍晚和夜晚。
4995 kHz～5005 kHz:有国际性的标准时间频率发播台。
可在5000 kHz听到。
5005 kHz～5450 kHz:此频段非常混乱，低端有些广播电台，还有固定台和移动台。
5450 kHz～5730 kHz:航空波段。
5730 kHz～5950 kHz:此波段被某些固定台占用，这里也可以找到几个广播电台。
5950 kHz～6200 kHz:49米的广播波段。
6200 kHz～6525 kHz:非常拥挤的海事通信波段。
6525 kHz～6765 kHz:航空通信波段。
6765 kHz～7000 kHz:由固定台使用。
5 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以及应用.3.知道电磁波也具有能量，知道电磁波是一种物质．一、电磁波谱1．电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序排列成谱，叫做电磁波谱．2．按照波长从长到短依次排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．不同的电磁波由于具有不同的波长(频率)，才具有不同的特性．二、电磁波的特性及应用1．无线电波：波长大于1mm(频率小于300GHz)的电磁波是无线电波，主要用于通信、广播及其他信号传输．2．红外线(1)红外线是一种光波，波长比无线电波短，比可见光长，不能引起人的视觉．(2)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．(3)红外线主要用于红外遥感和红外高速摄影．3．可见光：可见光的波长在760nm到400nm之间．4．紫外线(1)波长范围在5_nm到370_nm之间，不能引起人的视觉．(2)具有较高的能量，应用于灭菌消毒，具有较强的荧光效应，用来激发荧光物质发光．5．X射线和γ射线(1)X射线频率比紫外线高，穿透力较强，用来检查工业部件有无裂纹或气孔，医学上用于人体透视．(2)γ射线频率比X射线还要高，具有很高的能量，穿透力更强，医学上用来治疗癌症，工业上用于探测金属部件内部是否有缺陷．三、电磁波传递能量电磁波是运动中的电磁场，各种各样的仪器能够探测到许许多多的电磁波，表明电磁波可以传递能量．四、太阳辐射太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域，在眼睛最敏感的黄绿光附近，辐射的能量最强．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线．(×)(2)红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用．(√)(3)X射线的穿透本领比γ射线更强．(×)(4)低温物体不能辐射红外线．(×)一、电磁波谱各种电磁波的共性(1)在本质上都是电磁波，遵循相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义．(2)都遵循公式v＝λf，在真空中的传播速度都是c＝3×108m/s.(3)传播都不需要介质．(4)都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．例1(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是()A．波长不同的电磁波在本质上完全相同B．电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象C．电磁波谱的频带很宽D．电磁波的波长很短，所以电磁波的频带很窄[答案]AC[解析]电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的，只是波长或频率不同而已．其中波长最长的波跟波长最短的波之间的频率相差1020倍．针对训练1某广播电台发射“中波”段某套节目的信号、家用微波炉中的微波、VCD机中的激光、人体透视的X光，都是电磁波，它们的频率分别是f1、f2、f3、f4，则()A．f1＞f2＞f3＞f4B．f1＜f2＜f3＜f4C．f1＜f2＜f4＜f3D．f2＜f1＜f3＜f4[答案] B二、电磁波的特性及应用[导学探究]电磁波在我们日常生活中应用相当广泛，请你列举出下列电磁波的应用实例：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线．[答案]无线电波：收音机；红外线：电烤箱；可见光：人可看到的五彩缤纷的世界；紫外线：紫外线消毒灯；X射线：X光透视机；γ射线：γ射线探伤．[知识深化]不同电磁波的特性及应用例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[答案](1)D(2)C(3)E[解析](1)X光机是用来透视人体内部器官的，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的伤害，因此采用了X射线，故选择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，故选择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，故选择E.针对训练2关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是()A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，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．电磁波频率最大的是γ射线，最容易用它来观察衍射现象D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光[答案] D[解析]X射线有很高的穿透本领，常用于医学透视人体，红外线没有，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波中频率最大的是γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，C错误.1．(电磁波谱)(多选)在电磁波中，波长按从长到短排列的是()A．无线电波、可见光、红外线B．无线电波、可见光、γ射线C．红光、黄光、绿光D．紫外线、X射线、γ射线[答案]BCD[解析]电磁波谱按波长从长到短的排列顺序依次是无线电波→红外线→可见光(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)→紫外线→X射线→γ射线，由此可知B、C、D选项正确．2．(电磁波谱)下列各组电磁波，按衍射能力由强到弱的正确排列是()A．γ射线、红外线、紫外线、可见光B．红外线、可见光、紫外线、γ射线C．可见光、红外线、紫外线、γ射线D．紫外线、可见光、红外线、γ射线[答案] B3．(电磁波的特性及应用)电磁波在生活中有着广泛的应用．不同波长的电磁波具有不同的特性，因此也有不同的应用．下列器材与其所应用的电磁波对应关系不正确的是()A．雷达——无线电波B．手机——X射线C．紫外消毒柜——紫外线D．遥控器——红外线[答案] B[解析]雷达是利用了无线电波中微波来测距的，故A正确；手机采用的是无线电波，X射线对人体有很大的辐射，不能用于通信，故B错误；紫外线具有很强的消毒作用，故C正确；红外线可以用于遥控器，故D正确．4．(电磁波的特性及应用)如图1所示的容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显示的温度明显上升，则由此可判定()图1A．含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的B．含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的C．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的D．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的[答案] C[解析]紫外线具有荧光效应，红外线热效应明显，可见光有视觉感应，地面呈现的是圆形黑影，说明含碘的二硫化碳溶液对于可见光是不透明的；温度计显示的温度明显上升，红外线热效应明显，故说明含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的．故选C.。
14.5电磁波谱【学习目标】1．知道无线电波、红外线、紫外线、可见光、X射线、γ射线的主要作用．2．知道电磁波具有能量，是一种物质．知识回顾：1.电磁波都有什么种类呢？答：可见光、红外线、紫外线2.电磁波的分类以什么来分类的？答；以人眼可以看到3.电磁波的不同同种类的本质是什么不同？答：频率不同知识点一、电磁波谱1．电磁波谱无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线合起来，构成了范围非常广阔的电磁波谱．可见光只是其中很窄的一个波段．由于它们都是本质上相同的电磁波，所以它们的行为都服从共同的规律，但另一方面，由于它们的频率不同而又表现出不同的特性．例如，波长较长的无线电波，很容易表现出干涉、衍射现象，但对波长越来越短的可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线，要观察到它们的干涉、衍射现象就越来越困难了．如图所示是按波长由大到小（频率由小到大）顺序排列的．从无线电波到 射线都是本质相同的电磁波，其行为服从共同的规律，但因波长（或频率）不同又表现出不同的特点．2．无线电波（1）波长大于l mm、频率小于300GHz的电磁波是无线电波．（2）无线电波用于通信和广播．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。
3．红外线可见光谱的红光外侧是红外线，红外线的波长比红光的波长还长，不是可见光，不能引起人们的视觉．对红外线强调以下几点：（1）红外线的发现：英国物理学家赫谢尔于1800年首先发现了红外线．（2）红外线的产生：一切物体（不管大小、也无论是否有生命），凡是由分子、原子等微粒构成的物体都在不停地辐射红外线．物体温度越高，辐射红外线的本领越强．红外辐射是热传递的方式之一．（3）红外线的作用．要点诠释：①红外线遥感：勘测地热、寻找水源、人体检查等．②红外线遥控：家用电器配套的遥控器发出红外线脉冲信号，受控机器就会按指令改变工作状态．③加热物体：红外线很容易使物体的温度升高，如市场上的“远红外烤箱”．这是因为：红外线的显著作用就是热作用，其原因是红外线的频率比可见光更接近固体物质分子的固有频率，因此更容易引起分子的共振，所以红外线的电磁场的能量更容易转变为物体的内能．4．可见光（1）波长为700 nm到400 nm之间，进入人眼能引起视觉的电磁波叫可见光．（2）不同颜色的可见光波长见下表．（3）波长较短的光比波长较长的光更容易被散射，因此天空看起来是蓝色的，大气对波长较短的光吸收也比较强，所以傍晚的阳光比较红．（4）可见光由原子或分子内电子的跃迁产生的．5．紫外线可见光光谱中的紫光外侧是紫外线．紫外线也是不可见光，其波长比紫光还短，波长范围为～．5 nm400 nm要点诠释：（1）紫外线的发现：德国物理学家里特于1801年首先发现了紫外线．（2）紫外线的产生：一切高温物体发出的光中都含有紫外线．有的仪器是专门发射紫外线的，可以进行防伪检测．（3）紫外线的作用．①促使人体合成维生素D，但不能过多照射．②能杀死多种细菌，具有消毒功能．③紫外线的显著特征是化学作用．④使荧光粉发光．即荧光效应．（1）发现：1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线时发现的．其波长比紫外线还短．（2）产生：高速的电子流射到任何固体上都能产生这种射线．人们从这种射线的衍射现象得知它是一种波长很短的电磁波．（3）显著作用：有较强的穿透能力，但X射线穿透物质的本领跟被穿透的物质的密度有关．（4）应用：用于透视人体、检查金属部件的质量等．（5）伦琴射线管如图所示．7．γ射线（1）γ射线的产生：是从放射性元素的原子核中放射出来．（2）特点：γ射线是波长最短的电磁辐射，具有很高的能量．（3）应用：①γ射线能破坏生命物质，可应用于医学上；②γ射线的穿透能力很强，能穿过几厘米厚的铅板，可用于探测金属部件内的缺陷．8．电磁波的能量电磁波可以发射出来，也可以被接收，电磁波是一种物质，电磁波具有能量．阳光中含有可见光，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、紫外线三个区域．波长在75.510m ⨯-的黄绿光附近，辐射的能量最强，如图所示，我们的眼睛正好对这个区域的电磁辐射最敏感．例题1.根据电磁波谱选出下列各组电磁波，其中频率互相交错重叠，且波长顺序由短到长的排列是（ ）．A ．微波、红外线、紫外线B ．γ射线、X 射线、紫外线C ．紫外线、红外线、无线电波D ．紫外线、X 射线、γ射线【答案】B【解析】题目给出了两个要求，一是频率相互交错，需要各电磁波是相邻的，二是波长由短到长，故B 项正确．【总结升华】熟记电磁波谱的顺序是解题的关键，另外还要注意题目的要求．课堂练习一：间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标．这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车队离开，也瞒不过它．这种遥感照相机敏感的电磁波属于（ ）．A ．可见光波段B ．红外波段C ．紫外波段D ．X 射线波段【答案】B【解析】所有的物体都能发出红外线，热的物体的红外线辐射比冷的物体的强，间谍卫星上装的遥感照相机，实际上是红外线探测器，它能在较冷的背景上探测出较热物体的红外线辐射，这是红外线摄影的基础．再者，红外线波长比其他波（如可见光、紫外线、X 射线）的长，有较好地穿透云雾的能力，故选B ．而其他选项的光不具备以上特点，故A 、C 、D 三项错误．【总结升华】对与实际结合的物理问题，要从中挖掘实际与物理的结合点，准确把握物理知识的本身含义和它们的一些特性与作用．课堂练习二：如图所示为伦琴射线管示意图，K 为阴极钨丝，发射的电子初速度为零，A 为对阴极（阳极），当A K 、之间加直流电压30 kV U =时。
