高中物理第四章电磁波及其应用电磁波谱学案新人教选修

第2讲电磁波谱[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等于光速，即c＝3.00×108 m/s.2.知道电磁波谱由无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线组成，能够知道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，激发学生探索地外未知生命的热情，增加求知欲.一、波长、频率和波速1.概念(1)在一列水波中，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)在1 s内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少.(3)用来描述波传播快慢的物理量叫做波速.2.波速、波长、频率三者之间的关系：波速＝波长×频率，电磁波的波速c与λ、f的关系是c＝λf.3.电磁波在真空中的速度c＝3.0×108__m/s.想一想电磁波在任何介质中的传播速度都等于光速吗？答案不是.电磁波在真空中的速度最大，而在介质中速度都会减小，我们认为电磁波在空气中的传播速度近似等于光速.二、电磁波谱1.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.不同波长电磁波的特性(1)无线电波波长大于1 mm(频率小于300 000 MHz)的电磁波是无线电波.无线电波用于通信和广播.(2)红外线①红外线是一种光波，它的波长比无线电波的波长短，比可见光长，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. 我们看不见红外线.③利用红外线遥感可以在飞机或人造卫星上勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮.3.可见光可见光的波长在700～400 nm之间.4.紫外线波长范围在5 ～400 nm的电磁波是紫外线.可以利用紫外线灭菌消毒.人体接受适量的紫外线照射，能促进钙的吸收，改善身体健康.在紫外线的照射下，许多物质会发出荧光.根据这个特点可以设计防伪措施.5.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.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变.X射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官.波长最短的电磁波是γ射线，它具有更高的能量.在医学上可以治疗某些癌症、探测金属部件内部的缺陷.想一想除了课本上提到的各种电磁波的应用，你还知道电磁波的哪些应用？答案在现代战争中，很多武器的自动瞄准系统都有红外线探测装置，即使是人隐蔽在半边开放的掩体中，也能够被红外线探测装置发现；一些控制导弹飞行的系统中，也常常利用红外线进行制导；许多动物具有发达的红外线感受器官.三、电磁波的能量1.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.电磁波具有能量，电磁波是一种物质.四、太阳辐射1.太阳辐射中含有可见光、红外线、紫外线，同时还有X射线、γ射线、无线电波.2.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.我们的眼睛正好能感受这个区域的电磁辐射.一、波长、频率和波速的关系1.电磁波在真空中的速度为光速，c＝3×108 m/s.2.电磁波的波长(λ)、波速(c)及频率(f)的关系.(1)c ＝λf .(2)真空中，电磁波的频率越大，波长越短. 3.由周期和频率的关系f ＝1T 可知c ＝λT.4.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，而机械波的速度只与介质有关. 例1 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( ) A.v f B.1vfC.f vD.vf答案 A解析 由公式v ＝λf ，可得波长λ＝v f，选项A 正确.针对训练1 英国物理学家麦克斯韦认为：变化的磁场________(选填“能”或“不能”)产生电场；德国物理学家________用实验成功证实了电磁波的存在；已知电磁波在真空中的传播速度为3.0×108m/s ，频率为1.0×108Hz 的电磁波，在真空中的波长为________m. 答案 能 赫兹 3.0解析 根据麦克斯韦电磁场理论可知变化的磁场能产生电场；赫兹用实验证实了电磁波的存在；由公式v ＝λf ，可得波长λ＝v f ＝3.0×1081.0×108m ＝3.0 m.二、电磁波谱及其应用例2 如图4－2－1所示，医院常用X 光机检查人的身体.X 光机利用了X 射线的( )图4－2－1A.荧光效应B.灭菌消毒作用C.强穿透能力D.显著热效应答案 C解析 X 射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官，选项C 正确. 针对训练2 关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是( ) A.把电场和磁场组合在一起就是电磁场 B.无线电波、可见光、X 射线都是电磁波 C.电磁波频率越高，传播速度越大D.麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在 答案 B解析 电磁场是变化的电场和变化的磁场相互联系着的，形成的不可分割的统一体，不是简单的组合在一起，选项A 错误；根据电磁波谱可知选项B 正确；电磁波在真空中的传播速度等于光速，与频率无关，选项C 错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在，选项D 错误.波长、频率和波速的关系1.一列电磁波从水进入空气的过程中，一定保持不变的物理量是( ) A.频率 B.波长 C.振幅 D.波速 答案 A解析 频率由波本身决定，与介质、波速无关，选项A 正确；但电磁波在真空中的速度最大，而在介质中速度都会减小，故从真空传入水中时波速变小，由公式v ＝λf ，可得波长λ＝vf变小，选项B 、D 错误；电磁波在传播过程中，随着距离的增加，能量逐渐减弱，所以振幅逐渐减小，选项C 错误.2.家用微波炉中使用的微波频率为2 450 MHz ，它的波长是多少？某广播电台发射的电磁波的波长是500 m ，它的频率是多少？ 答案 0.122 m 6×105Hz解析 微波炉的微波频率是2 450 MHz ， 即f ＝2 450×106Hz ，由c ＝λf 得λ＝c f ＝3×1082 450×106m≈0.122 m.f ′＝cλ′＝3×108500Hz ＝6×105Hz.电磁波谱及其应用3.关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )A.X 射线对生命物质有较强的作用，过量的X 射线辐射会引起生物体的病变B.γ射线是波长最短的电磁波，它比X 射线的频率还要高C.紫外线比紫光的频率低D.在电磁波谱中，穿透能力最强的是X 射线 答案 AB解析 X 射线对生命物质有较强的作用，过量的X 射线辐射会引起生物体的病变，选项A 正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X 射线的频率还要高，选项B 正确；在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，紫外线的频率应比紫光高，在电磁波谱中γ射线的穿透能力最强，故选项C 、D 错误.4.如图4－2－2所示，是医生用计算辅助某种射线断层摄影(简称“CT”)检查身体的情景，这种能穿透身体的射线是( )图4－2－2A.红外线B.可见光C.紫外线D.X 射线答案 D解析X射线能穿透物质，可以用来检查人体内部器官.“CT”就是利用X射线的穿透能力强的特点.题组一、电磁波谱及其应用1.下列各组电磁波，按波长由长到短的正确排列是( )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 B解析在电磁波谱中，电磁波的波长从长到短排列顺序依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，由此可判定选项B正确.2.在电磁波谱中，下列说法正确的是( )A.各种电磁波有明显的频率和波长区域界限B.γ射线的频率一定大于X射线的频率C.X射线的波长有可能等于紫外线波长D.可见光波长一定比无线电波的短答案CD解析X射线和γ射线、X射线和紫外线有一部分频率重叠，界限不明显，故C、D选项正确.3.关于红外线，下列说法正确的是( )A.红外烤箱中的红光就是红外线B.红外线比可见光的波长长C.高温物体辐射红外线，低温物体不辐射红外线D.红外线比可见光更容易引起固体物质分子共振答案BD解析红外线是看不见的，所以烤箱中的红光不是红外线；红外线比可见光的波长长；一切物体，包括高温物体和低温物体都辐射红外线，只是物体温度越高，它辐射的红外线就越强；红外线的频率比可见光更接近固体物质分子的频率，也就更容易使分子发生共振，因而红外线热作用显著.4.关于紫外线，下列说法中正确的是( )A.紫外线能够灭菌消毒B.紫外线是紫色的C.紫外线能够用来透视人体器官D.紫外线的波长比可见光长答案 A解析紫外线具有灭菌消毒作用，A对；紫外线是不可见光，它的波长比可见光短，穿透能力比X射线弱，不能用于人体器官透视，故B、C、D错.5.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解析一切物体在任何情况下都放射红外线，但不能随意放射可见光、紫外线和X射线，故这种遥感照相机敏感的电磁波属于红外波段.B正确.6.关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( )A.电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同答案 B解析无论是电磁波还是声波，都可以传递能量和信息，则A项错误；易知B项正确；太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波的传播速度不相同，则C项错误；遥控器发出的红外线频率和医院“CT”中的X射线频率不同，故它们的波长也不相同，则D项错误.7.关于电磁波，下列说法中正确的是( )A.电磁波与机械波一样均不能在真空中传播B.电磁波的传播实际上也伴随着电磁能的传播C.微波炉中的微波是一种高频率的电磁波，本身没有能量，但能产生热量D.微波炉中的微波是一种低频率的电磁波，本身具有能量，但不能产生热量答案 B解析 电磁波能在真空中传播，传播过程中也伴随着电磁能的传播，A 错，B 对；微波炉中的微波是一种高频率的电磁波，本身具有能量，能产生热量，故C 、D 错误. 题组二、波长、频率和波速的关系8.关于光波和无线电波，下列说法不正确的是( ) A.都是电磁波 B.都可以在真空中传播C.在真空中的传播速度都是3×108m/s D.二者的波长、频率均相同 答案 D解析 光波和无线电波本质上都是电磁波，都可以在真空中传播，在真空中传播的速度都是3×108m/s ，所以A 、B 、C 对；光波和无线电波波长、频率不同，所以D 错. 9.电磁波从真空传入水中时，下列说法正确的是( ) A.频率不变，波速变大，波长变大 B.频率不变，波速变小，波长变小 C.波速不变，频率变小，波长变大 D.波速不变，频率变大，波长变小 答案 B解析 电磁波的波长λ、波速v 和频率f 与机械波一样满足v ＝λf ，传播过程中，频率不变，C 、D 两项错误；但电磁波在真空中的速度最大，而在介质中速度都会减小，故从真空传入水中时波速变小，波长变小，A 错，B 对.10. 波长为50 m ～100 m 的无线电波适宜通过电离层的反射向远处传播，这些无线电波的频率范围是多大？若传到相隔1 500 km 的远处至少需要多长时间？ 答案 3×106Hz ～6×106Hz 5×10－3s解析 由c ＝λf 得，f 1＝cλ1＝3×10850 Hz ＝6×106 Hz ，f 2＝cλ2＝3×108100 Hz ＝3×106Hz ，所以频率范围为3×106Hz ～6×106Hz由x ＝ct 可得t ＝x c ＝1 500×1033×108s ＝5×10－3s。

《电磁波谱》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 了解电磁波的基本观点和分类。

2. 掌握电磁波的传播方式和特点。

3. 理解电磁波在生活和科技中的应用。

二、教学重难点1. 教学重点：电磁波的分类和传播特点。

2. 教学难点：理解电磁波在生活和科技中的应用，以及其与人类生活的干系。

三、教学准备1. 准备PPT课件，包括电磁波谱的图片和相关视频。

2. 准备实验器械，如激光笔、无线电发射器等，用于演示电磁波的传播。

3. 准备相关案例和故事，用于诠释电磁波在生活和科技中的应用。

4. 安排学生进行小组讨论，思考电磁波与人类生活的干系。

四、教学过程：本节课为《电磁波谱》的第一课时，教学过程主要包括预习指导、教室讲解和实验探究三个环节。

1. 预习指导：在课前，教师将为学生提供预习资料，包括电磁波的基本观点、波长和频率的干系、电磁波的分类及特点等基础知识。

学生需认真阅读资料，了解本节课的主要内容。

2. 教室讲解：(1)引入：教师通过一些生活中的电磁波应用实例，如无线电波用于通信、红外线用于遥控、紫外线用于医疗等，引出电磁波的观点。

(2)电磁波的基本观点讲解：教师详细介绍电磁波的产生、传播方式和基本性质，包括各种电磁波的波长和频率范围、波速、反射、折射、衍射等基本现象。

(3)电磁波谱的讲解：教师介绍电磁波谱的基本观点和分类，包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。

同时，通过展示电磁波谱图，帮助学生理解各种电磁波的特点和差别。

(4)教室互动：教师鼓励学生提出疑问和见解，与学生进行互动交流，增强学生对电磁波知识的理解和掌握。

(5)小结：教师对本节课的主要内容进行总结，强调电磁波的重要性和应用价值，并鼓励学生课后继续探索和学习。

3. 实验探究：为了让学生更直观地了解电磁波的性质和特点，教师将在教室上进行实验探究。

具体包括：(1)应用激光器发射可见光，观察光的反射、折射和衍射等现象；(2)应用示波器观察不同频率的电磁波波形，帮助学生理解电磁波的波动性；(3)让学生动手操作，观察不同频率的电磁波在空气中的传播情况，了解电磁波的传播特性。

《电磁波谱》学历案（第一课时）一、学习主题本学习主题为“高中物理课程《电磁波谱》”，作为物理学科的核心内容之一，电磁波谱的学习对于学生理解电磁波的性质、应用及其在现代科技发展中的重要性具有重要意义。

本节课是第一课时，主要围绕电磁波谱的基本概念、分类及特点进行学习。

二、学习目标1. 知识与技能目标：（1）掌握电磁波谱的基本概念及分类；（2）了解不同类型电磁波的特点及典型应用；（3）能够通过实验观察和描述电磁波的传播现象。

2. 过程与方法目标：（1）通过阅读教材、观看视频等途径，自主获取电磁波谱的相关知识；（2）通过小组讨论、交流，加深对电磁波谱的理解。

3. 情感态度与价值观目标：（1）激发学生对物理学科的兴趣和热爱；（2）培养学生科学探究的精神和团队合作的能力。

三、评价任务1. 课堂表现评价：观察学生在课堂上的参与度、互动交流及实验操作能力；2. 知识点掌握评价：通过课后小测验，检验学生对电磁波谱基本概念及分类的掌握情况；3. 作业完成情况评价：评价学生完成课后作业的质量和准确性，以及是否能够运用所学知识解决实际问题。

四、学习过程1. 导入新课：通过回顾之前学习的电场与磁场相关知识，引导学生思考电磁波的存在及其重要性，为学习新课做铺垫。

2. 新课学习：（1）讲解电磁波谱的概念及分类，包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等；（2）分别介绍各种电磁波的特点及应用，通过实例加深学生的理解；（3）通过实验演示或视频展示，让学生观察电磁波的传播现象。

3. 课堂练习：学生完成相关练习题，巩固所学知识。

4. 小组讨论：学生分组讨论电磁波在日常生活中的应用，并分享讨论成果。

5. 总结反馈：教师总结本节课的重点内容，并回答学生的疑问。

五、检测与作业1. 课堂小测验：检测学生对电磁波谱基本概念及分类的掌握情况。

2. 课后作业：布置相关习题，巩固所学知识；要求学生撰写一篇关于电磁波在日常生活中的应用的短文。

4．电磁波谱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。

一、电磁波谱1．电磁波包括无线电波、□01红外线、可见光、紫外线、□02X 射线、γ射线等。

不同电磁波具有不同的□03波长(□04频率)，具有不同的特性。

2．电磁波谱就是按电磁波的□05波长大小或□06频率高低的顺序把它们排列成的谱。

二、无线电波1．技术上把波长大于1 mm(频率小于300 GHz)的电磁波称作无线电波，并按波长(频率)划分为若干波段。

2．无线电波广泛应用于通信、□01广播及其他信号传输。

(1)广播、电视应用了无线电波传输信息。

(2)雷达是利用无线电波的□02反射来测定物体位置的无线电设备，它用的是□03微波。

(3)移动电话既能发射电磁波，同时它又捕捉空中的电磁波。

(4)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。

三、红外线1．红外线的波长比无线电波□01短，比可见光□02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□03强。

2．应用：夜视仪器、红外摄影、□04红外遥感技术、红外体温计。

四、可见光1．能使人的眼睛产生□01视觉效应的电磁波，称为可见光。

2．可见光的波长为400～760 nm ，波长(频率)范围不同的光表现为不同的□02颜色。

五、紫外线1．在紫光之外，波长范围为5～370 nm 的电磁波是紫外线。

2．特征：具有□01较高的能量。

3．应用：灭菌消毒、促进钙的吸收、□02设计防伪措施。

六、X 射线和γ射线1．X 射线的波长比紫外线更短，波长最□01短的电磁辐射是γ射线。

2．X 射线的特征及应用(1)特征：对生命物质有□02较强的作用，具有很强的□03穿透本领。

04安全检查。

(2)应用：检查人体的内部器官、检查金属构件内部的缺陷、机场等地的□3．γ射线的特征及应用06很强。

(1)特征：具有□05很高的能量，能破坏生命物质，穿透能力□(2)应用：治疗某些癌症、探测金属构件内部的缺陷。

《电磁波谱》教学设计方案（第一课时）一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握电磁波谱的基本概念，理解电磁波的分类及其特性。

通过学习，学生能够认识到电磁波在日常生活和科技领域中的广泛应用，并培养学生的科学探究能力和实践操作能力。

同时，通过引导学生自主探究和合作学习，培养学生的合作精神和创新思维。

二、教学重难点教学重点为电磁波谱的分类及其特点，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线及X射线等。

教学难点在于让学生理解不同类型电磁波的产生原理及其在生活中的应用，如电磁波的传播方式、电磁波与物质相互作用等。

为突破这一难点，将采用多媒体演示和实验操作相结合的方式进行教学。

三、教学准备课前准备包括准备好相关教材、课件、实验器材等教学资源，同时为学生布置预习任务，要求学生对电磁波谱的基本概念有所了解。

四、教学过程：一、引入首先，通过一次简短的导言开启本课，介绍电磁波谱的概念和重要性。

通过现实生活中的例子，如电视信号、无线通信、卫星传输等，使学生对电磁波谱有一个初步的认知。

通过提出问题激发学生好奇心，例如“为什么我们能听到广播？是什么让信号得以传输？”等，从而为接下来的教学内容打下基础。

二、知识点讲解1. 电磁波谱概述在讲解电磁波谱时，先介绍其基本概念和分类。

通过图表和动画演示电磁波的传播过程，使学生能够直观地理解电磁波的特性和应用。

同时，强调电磁波谱的连续性和各波段的特性，如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线等。

2. 电磁波的传播详细讲解电磁波的传播方式，包括在空间中的传播、在介质中的传播以及电磁波的反射、折射等现象。

通过实验视频或实物演示，使学生能够更加直观地理解电磁波的传播规律。

3. 电磁波的发射和接收解释电磁波的发射原理和接收原理，让学生了解电磁波是如何被发送和接收的。

重点讲解无线通信技术中涉及的发射和接收过程，如电视信号的发射和接收等。

三、互动探究通过一系列的互动活动，加深学生对电磁波谱的理解和掌握。

第一节电磁波的发现第二节电磁波谱1.了解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的形成和传播．(重点＋难点)2.知道波长、频率和波速的关系．知道电磁波在真空中的传播速度．(重点)3.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，知道它们各自的特点与主要应用．,[学生用书P59])一、伟大的预言1．变化的磁场产生电场．2．变化的电场产生磁场．二、电磁波1．产生：如果在空间某区域有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场就在空间引起变化的磁场；这个变化的磁场又会引起新的变化的电场和磁场……于是，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播，这种电场和磁场的传播是一种波动过程，这就是电磁波．2．传播速度：电磁波可以在真空中传播，它的传播速度等于光速，光也是一种电磁波．三、赫兹的电火花物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在及麦克斯韦电磁理论的正确性．1．手机发射的是电磁波还是机械波？提示：是电磁波．因为手机信号能在真空中传播．四、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式为波速＝波长×频率，即c＝λf.3．电磁波在真空中传播的速度为c＝3.00×108 m/s.五、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．按波长由大到小的顺序，它们分别是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线．六、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．2．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．七、太阳辐射1．太阳光中含有可见光、红外线、紫外线、X射线、γ射线、无线电波．2．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．眼睛正好接收可见光这个区域的辐射．2．太阳光是包含各种颜色的白光，为什么清晨和傍晚的时候，我们看到太阳发红呢？提示：清晨或傍晚时，太阳光几乎平行于地平面，穿过的大气层最厚，波长较短的蓝光、紫光等侧向散射较多，剩下波长较长的红光、橙光透过大气射入我们的眼睛，所以看起来太阳就是红色的了．当天空中有云块时，云块为阳光所照射，也呈红色，从而形成了朝霞和晚霞．而正午时大气层最薄，散射不多，因此阳光仍然呈白色．对电磁场理论的理解[学生用书P60]1．电磁场的产生(1)变化的磁场产生电场(如图甲所示)，这是电磁场理论的核心之一．在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里将会产生感应电流，这是法拉第发现的电磁感应现象．麦克斯韦认为：这个现象的实质是变化的磁场周围产生电场，也正是由于这个电场的产生使得放在它里面的闭合电路出现电流(如图乙所示)．这是一种普遍存在的现象，就算闭合电路不存在，电场也照样产生，而闭合电路的作用只是用来显示电场的存在．(2)变化的电场产生磁场，这是电磁场理论的核心之二．这个假设没有直接的实验做基础，它出于麦克斯韦对自然规律的洞察力，是一个大胆而且富有创造性的假设．自然规律有着和谐美和对称美．根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流会产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场(极板上的电荷量不断改变造成电场变化)周围也会产生磁场．2．对麦克斯韦电磁场理论的理解(1)恒定的电场不产生磁场；(2)恒定的磁场不产生电场；(3)均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场；(4)均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场；(5)如果在空间某处有周期性变化的电场，就在空间产生周期性变化的磁场；这个周期性变化的磁场又会引起新的周期性变化的电场，如此下去，变化的电场和磁场交替产生，从而形成由近至远传播的电磁波．某电路中电场随时间变化的图象如图所示，能发射电磁波的电场是( )[关键提醒] 解答本题应注意以下两点：(1)均匀变化的电场(磁场)产生恒定的磁场(电场)；(2)非均匀变化的电场(磁场)产生变化的磁场(电场)．[解析] 变化的电场可产生磁场，产生磁场的性质是由电场的变化情况决定的．均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡的电场产生同频率的振荡磁场．A 中电场不随时间变化，不会产生磁场．B 和C 中电场都随时间做均匀变化，在周围空间产生稳定的磁场，这个磁场不能再激发电场，所以不能激起电磁波．D 中是一振荡电场，它将在周围空间产生振荡的磁场，振荡的磁场又产生振荡的电场，从而形成一个不可分割的统一体，即电磁场，它由近及远的传播即为电磁波．故选项D 正确．[答案] D1．关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( )A ．稳定的电场产生稳定的磁场B ．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场C ．变化的电场产生的磁场一定是变化的D ．振荡电场周围空间产生的磁场也是振荡的解析：选D.麦克斯韦电磁场理论的要点是：变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场)，若磁场(电场)的变化是振荡的，产生的电场(磁场)也是振荡的；稳定的电场不产生磁场，均匀变化的电场产生的是稳定的磁场，变化的电场产生的磁场不一定是变化的，也可能是稳定的．电磁波的特点[学生用书P60]1．电磁波传播时不需要介质，机械波传播必须在介质中传播．2．电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射现象，也能发生反射、吸收、折射等现象．它是物质存在的一种形式，也是能量传递的一种方式．3．波长、频率、波速的关系：电磁波和机械波的波速、波长、频率关系相同都是v ＝λf ，式中λ表示波长，频率与周期的关系是f ＝1T 或T ＝1f，频率的单位是赫(Hz)，也常用千赫(kHz)或兆赫(MHz)作单位.1 kHz ＝103Hz ，1 MHz ＝106Hz.4．在真空中传播时，不同频率的电磁波的传播速度相同，都等于光速，即v ＝c ＝3.00×108 m/s.(1)电磁波在介质中的传播速度小于在真空中的传播速度，在一般计算中认为电磁波在空气中的传播速度与真空中的传播速度相等．(2)机械波和电磁波的频率取决于波源，从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变．(多选)下列关于电磁波的说法中正确的是( )A ．只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波B ．电磁波传播需要介质C ．停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在D ．电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的[解析] 对电磁波的产生机制及传播途径要搞清，如果电场(或磁场)是均匀变化的，产生的磁场(或电场)是恒定的，就不能产生新的电场(或磁场)，也就不能产生电磁波．电磁波不同于机械波，它的传播不需要介质，故应选C 、D 项．[答案] CD2．关于电磁波，下列说法正确的是( )A ．所有电磁波的频率相同B ．电磁波只能在真空中传播C．电磁波在任何介质中的传播速度相同D．电磁波在真空中的传播速度是3.0×108 m/s答案：D电磁波谱及应用[学生用书P61]波长特征用途无线电波大↓小波动性强通信广播、导航等无线电技术红外线热效应强加热、遥测、遥感、红外制导可见光引起视觉照明、摄影等紫外线化学效应日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等X射线贯穿性强检查、探测、医用透视、治疗等γ射线贯穿本领最强工业探伤、探测、治疗等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．下列器件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[关键提醒] 熟记各种电磁波的特点和应用是解题的关键．[解析] 由电磁波的不同特性可知，雷达、手机利用无线电波，消毒柜利用紫外线，遥控器则利用红外遥感技术，由此可知选项B不正确．[答案] B3．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( )A．热效应B．相干性C．反射性能好D．波长较长，易衍射解析：选D.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D对．机械波和电磁波的比较[学生用书P61]电磁波和机械波不同：机械波的传播速度与介质有关，电磁波的传播速度与介质和电磁波的频率均有关．1．在同一均匀介质中传播时，机械波的传播速度相同；在同一均匀介质中频率不同的电磁波传播速度不同，频率越高波速越小，频率越低波速越大，当波从一种介质进入另一种介质时频率不变．2．在不同的介质中传播时，频率相同的电磁波和机械波传播速度不同．(多选)以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是( ) A．机械波与电磁波本质上是一致的B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速，不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关C ．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波D ．它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象[审题指导] 解答本题应注意电磁波和机械波的本质，波长、波速和频率与哪些因素有关，并注意电磁波和机械波的共性．[解析] 机械波由振动产生，机械波传播需要介质，速度由介质决定；电磁波传播不需要介质，波速由介质和本身频率共同决定，机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，故选项B 、C 、D 正确．[答案] BCD(1)电磁波和机械波都是波，都具有波的共性，能发生干涉、衍射等现象；(2)电磁波和机械波又有自己不同的特点，传播时有的需要介质有的不需要介质，波速的影响因素也不同．[随堂检测] [学生用书P62]1．在物理学史上，最先建立完整的电磁场理论并预言电磁波存在的科学家是( )A ．赫兹B ．爱因斯坦C ．麦克斯韦D ．法拉第解析：选C.法拉第发现了电磁感应现象，麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，赫兹用电火花实验证明了电磁波的存在，爱因斯坦建立了相对论，故选项C 正确．2．(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论，判断如图所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( )解析：选BC.A 图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知周围空间不会产生电场，A 图中的下图是错误的；B 图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图中的磁场是稳定的，所以B 图正确；C 图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差π2，C 图是正确的；D 图中的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图象与上图相比较，相位相差π，故D 图错误．3．关于电磁波，下列说法中不正确的是( )A ．频率越高，传播速度越大B ．无线电波的传播不需要介质C ．无线电波在真空中的传播速度是3.0×108 m/sD．振荡的电场与振荡的磁场相互激发，由近及远传播，形成电磁波解析：选A.在真空中，电磁波的传播速度与频率无关，A错．无线电波可以在真空中传播，传播速度为3.0×108 m/s，电场与磁场相互激发，形成电磁波．B、C、D正确．4．(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是( )A．电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波B．红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的C．伦琴射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的D．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线解析：选AB.γ射线是原子核受到激发产生的，选项C错误；一切物体都在发射红外线，选项D错误．5．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射线具有很强的贯穿能力E．红外线具有显著的热作用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能力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了X射线．(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．(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．答案：(1)D (2)C (3)E[课时作业] [学生用书P109(单独成册)]一、单项选择题1．第一个用实验证实电磁波存在的物理学家是( )A．赫兹B．爱因斯坦C．麦克斯韦D．法拉第解析：选A.麦克斯韦是第一个提出电磁场理论、预言电磁波存在的物理学家，但用实验作出证明的是赫兹，所以A正确．2．下列设备不是利用电磁波来传递信息的是( )A．电视B．手机C．无线广播D．有线电话解析：选D.有线电话是利用电磁感应的原理，通过电线传递信息，不需要发射电磁波．3．电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是( )A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线解析：选A.在电磁波谱中，无线电波波长最长，γ射线波长最短．4．对电磁波传播速度表达式c＝λf的理解正确的是( )A．波长越长，传播速度就越快B．频率越高，传播速度就越快C．发射能量越大，传播速度就越快D．电磁波的传播速度与传播介质有关解析：选D.电磁波在介质中传播时的速度由介质和电磁波的频率决定，在真空中电磁波的速度都是光速．选项D正确．5．现代军事行动中，士兵都佩戴有“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( )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，放射物体受到激发而发出红外线解析：选B.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，而不受白天和夜晚的影响．选项B正确．6．如图所示的四种磁场变化情况中，能产生图中电场的是( )解析：选B.变化的磁场产生电场，A选项中的磁场是恒定磁场，不产生电场，A选项错；均匀变化的磁场产生恒定的磁场，选项B正确；选项C、D中的磁场是周期性变化的磁场，产生周期性变化的电场，选项C、D错误．二、多项选择题7．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是( )A．变化的电场和变化的磁场由近及远地向外传播，形成电磁波B．电磁场是一种物质，不能在真空中传播C．电磁波由真空进入介质中，传播速度变小，频率不变D．电磁波的传播过程就是能量传播的过程解析：选ACD.变化的电场和变化的磁场由近及远地向外传播，形成电磁波；电磁波可以在真空中传播，且传播速度大于在介质中的传播速度；电磁波的传播过程同时也是能量的传播过程．8．关于波长为0.6 μm的红光，下列说法中正确的是( )A．其在真空中的传播速度为3.0×108 m/sB．其频率是5×1014HzC．传播10 m的距离需要的时间是1.0×10－5sD．在10 m的距离中约有1.7×107个波长解析：选ABD.电磁波在真空中的传播速度是光速，所以A 正确；λ＝0.6 μm ＝0.6×10－6m ，f ＝c λ＝5×1014Hz ，B 正确；t ＝xv ＝3.3×10－8s ，所以C 错误；在10 m 的距离中有波长的个数n ＝x λ＝1.7×107，D 正确．9．目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz 至1 000 MHz 的范围内．下列关于雷达和电磁波的说法正确的是( )A ．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m 至1.5 m 之间B ．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C ．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D ．波长越短的电磁波，频率越高解析：选ACD.由v ＝λ·f 和雷达的工作原理可求得选项A 、C 、D 正确，B 错误．10．在下列说法中符合实际的是( )A ．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 解析：选BD.紫外线具有杀菌、消毒的作用，X 射线穿透能力较强，因此医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，用X 射线透视人体；在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用射线容易透过云雾烟尘，因而用波长较长的红外线，所以答案为B 、D.三、非选择题11．一位观众在某剧场观看演出，他的座位离扬声器有20 m 远；另一位观众在家里的电视机旁收看实况转播，他的家离剧场20 km 远，那么，他们两人谁先听到演员的歌声？(声速约为340 m/s)解析：在剧场的观众听到歌声所需的时间： t 1＝s 1v 1＝20340s ＝0.059 s ＝5.9×10－2 s 在电视机旁听到歌声所需的时间：t 2＝s 2c ＝20×1033.0×108 s ＝6.7×10－5 s t 2＜t 1，即在电视机旁的观众首先听到歌声．答案：电视机旁的观众首先听到12．某高速公路自动测速仪的原理如图甲所示，雷达向汽车驶向的方向发射不连续的电磁波，每次发射时间为10－6 s ，相邻两次发射时间间隔为t ，当雷达向汽车发射无线电波时，在显示屏上呈现一个尖形波，在收到反射回来的无线电波时，在荧光屏上呈现第二个尖形波．根据两个波的距离，可以计算出汽车距雷达的距离．根据自动打下的纸带，如图乙所示，请求出车速．解析：第一次测量时汽车距雷达距离s 1＝ct 12，第二次测量时汽车距雷达距离s 2＝ct 22，两次发射时间间隔为t ，则汽车车速 v ＝s t ＝s 1－s 2t ＝c （t 1－t 2）2t. 答案：c （t 1－t 2）2t。

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。

【课题】第四章第4节电磁波谱
C.电磁波种频率最大的为γ射线，最容易发生衍射现象
D.紫外线和X射线都可以使感光底片感光
【规律方法】红外线波长长，易衍射。

X射线和v射线穿透力强。

【课堂检测】
1.某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10-4s。

某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图（a）所示，t=173s后雷达向正上方发射和接收的波形如图（b）所示，雷达监视相邻刻线间表示的时间间隔为10-4s，电磁波的传播速度为c=3×108m/s，则该战斗机的飞行
速度大约为多少？
【课堂小结】本节学习课电磁波谱的特性和应用。

【作业布置】
教材87页2.3题
学后思考教学反思得：失：。

人教版高中物理选修3-4电磁波谱教案★新课标要求（一）知识与技能1．了解电磁波谱的构成，知道各波段的电磁波的主要作用及应用。

2．知道电磁波具有能量，是一种物质。

3．了解太阳辐射。

（二）过程与方法通过查阅与电磁波谱中各种频段波的应用相关的资料，培养学生收集信息，加工处理信息的能力。

（三）情感、态度与价值观体会电磁波的应用对现代社会的影响，明确不同的电磁波具有的不同用途和危害，感悟现代科技的正反两个方面，培养辩证唯物的价值观。

★教学重点红外线、紫外线、X射线、γ射线的特点及应用。

★教学难点电磁波的能量。

★教学方法教师引导，学生阅读讨论★教学用具：投影仪，幻灯片。

★教学过程（一）引入新课师：电磁波的范围很广。

我们通常所说的，无线电波、光波各种射线，如红外线、紫外线、X射线、γ射线等，都是电磁波。

我们把各种电磁波按照波长或频率大小的顺序排列成谱，就叫电磁波谱。

这节课我们就来学习电磁波谱中各种电磁波的特点和主要作用。

（二）进行新课1．电磁波谱（投影）师：请同学说出电磁波家族中，主要有哪些种类？波长最长的是什么？波长最短的是什么？他们主要在哪些方面有应用？学生观察图谱，发表见解。

生：电磁波家族有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。

波长最长的是无线电波中的长波。

波长最短的是γ射线。

师：下面我们依次认识这些电磁波的特点和应用。

2．无线电波教师提出问题，引导学生通过看书，讨论并回答问题（培养学生的阅读能力）（1）无线电波的波长范围？（2）无线电波有哪些主要应用？3．红外线阅读教材，回答问题：（1）红外线的波长介于哪两种电磁波之间？（2）红外线的主要特点是什么？（3）红外线的主要应用有哪些？4．可见光阅读教材，回答问题：（1）可见光的波长范围？（2）可见光包括哪几种颜色的光？（3）天空为什么看起来是蓝色的？傍晚的阳光为什么比较红？5．紫外线阅读教材，回答问题：（1）紫外线的波长范围？（2）紫外线有什么特点？（3）紫外线有哪些应用？6．X射线和γ射线阅读教材，回答问题：（1）这两种射线的波长有何特点？（2）X射线和γ射线有什么特点？（3）X射线和γ射线有哪些主要用？7．电磁波的能量阅读教材，回答问题：（1）哪些证据能够说明电磁波具有能量？（2）怎样理解电磁波是一种物质？8．太阳辐射阅读教材，回答问题：（1）从太阳辐射出来的电磁波有哪些种类？（2）太阳辐射的能量主要集中在哪些区域？在哪一个波段附近能量最强？（三）课堂总结、点评本节课学习电磁波谱的构成，了解了各种电磁波的特点和主要应用。