人教版 (2019)选择性必修 第二册第四章 电磁振荡与电磁波4 电磁波谱导学案

4.电磁波谱

学习目标：1.[物理观念]认识电磁波谱。　2.[科学态度与责任]知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。

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．电磁波谱的排列

按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。

3．不同电磁波的特点及应用

4.电磁波的能量

各种各样的仪器能够探测到许许多多电磁波，说明电磁波具有能量，电磁波是一种物质。

5．太阳辐射的特点

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。

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)电磁波按照频率由高到低依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。              (×)

(2)电磁波的波长越长，相同时间传递的信息量越大。 (×)

(3)太阳辐射的能量集中在红外线、可见光、紫外线三个区域。 (√)

(4)各种电磁波在本质上是一样的，都能够发生反射、折射、衍射和干涉。(√)

(5)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。(√)

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．过强的紫外线照射能促进维生素D的合成从而有利于人体皮肤健康

C．电磁波中频率最大的是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

D　[X射线有很高的穿透本领，常用于医学透视人体，但红外线穿透能力很弱，选项A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，选项B错误；电磁波中频率最大的是γ射线，波长最短，最不容易发生衍射现象，选项C错误。]

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

A　[电磁波的频率由小到大的顺序依次是无线电波、红外线、紫外线和γ射线，这也是波长由长到短的顺序，故A正确。]

1．电磁波的共性

(1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义。

(2)都遵守公式v＝λf，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108 m/s。

(3)它们的传播都不需要介质。

(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。

2．电磁波的个性

(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，频率越大折射率越大，速度越小。

(3)产生机理不同

(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光照片，γ射线检查金属部件的缺陷等。

【例】　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)用理疗“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射线的很强的贯穿力

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

[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的伤害，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，因此选择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，因此选择E。

[答案]　(1)D　(2)C　(3)E

X射线与γ射线都具有穿透能力，但γ射线的穿透能力最强，X射线能穿透人体，通常用作人体透视，而γ射线可以穿过几厘米厚的铅板，可以用于探测金属内部的缺陷。

无线电波的中波波长范围为200～3 000 m。求该波段的频率范围。

[解析]　根据频率公式f＝得f1＝＝3× Hz＝1.5×106 Hz，f2＝＝ Hz＝1.0×105 Hz，即该波段的频率范围为1.0×105～1.5×106 Hz。

[答案]　1.0×105～1.5×106 Hz

1．下列关于紫外线的说法正确的是 (　　)

A．照射紫外线可增进人体对钙的吸收，因此人们应尽可能多地接受紫外线的照射

B．一切高温物体发出的光都含有紫外线

C．紫外线有很强的荧光效应，常被用来防伪

D．紫外线有杀菌消毒的作用，是因为其有热效应

C　[紫外线有显著的生理作用，杀菌能力较强，在医疗上有其应用，但是过多地接受紫外线的照射，对人体来说也是有害的，A、D错误；并不是所有的高温物体发出的光都含有紫外线，B错误；紫外线有很强的荧光效应，可用来防伪，C正确。]

2．(多选)对红外线的作用及来源的叙述中正确的有(　　)

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效应

D．红外线容易穿过云雾、烟尘

ACD　[任何物体在不停地辐射红外线，且热物体比冷物体的红外辐射本领大，选项A正确；荧光效应是紫外线的特性，红外线没有，红外线的显著作用是热效应，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。]

3．(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是(　　)

A．在真空中各种电磁波的传播速度都相同

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．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射

D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线

AB　[电磁波在真空中的速度都为3.0×108 m/s，故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，故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，而波长越大，波动性越强，越容易发生干涉、衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，故C、D错误。]

4．下列说法正确的是(　　)

A．只有物体温度较高时才能向外辐射红外线

B．紫外线的主要作用是热作用

C．可见光比红外线容易发生衍射现象

D．X射线穿透力强，可用来进行人体透视

D　[任何物体在任何温度下均会向外辐射红外线，A错误；紫外线的主要作用是化学作用和荧光作用，B错误；可见光的波长小于红外线的波长，故可见光相对红外线不容易发生衍射现象，C错误；X射线穿透力强，医学上常用于透视人体，D正确。]

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，即使车辆离开，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

B　[任何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)的波长长，有较好地穿透云雾的能力，故B正确。而其他选项的光不具备以上特点，故A、C、D错误。]